Ngày 7/7, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã có thông báo mời các tổ chức, cá nhân, các nhà giáo, các nhà quản lý giáo dục, các em học sinh tham gia đóng góp ý kiến hoàn thiện cho chương trình và sách giáo khoa. Theo đó, ngoài việc "bắt lỗi" về nội dung kiến thức, lỗi chính tả, dấu câu, hình vẽ (vẽ không đúng, vẽ khó hiểu, kí hiệu không chuẩn xác),... người góp ý có thể đề xuất phương hướng chỉnh sửa, cách sửa cụ thể, có thể đề nghị viết lại cả phần, bài, đoạn, bài thí nghiệm... Thậm chí, có thể viết lại toàn bộ hoặc một phần chương trình môn học, chương sách, một bài hoặc một đoạn sách để Bộ GD-ĐT xem xét sử dụng.Trong bài viết này tôi đề xuất viết lại phần năng lượng liên kết trong SGK Vật lý 12
Cần viết lại phần năng lượng liên kết
Chu Văn Biên, Đại học Hồng Đức, Thanh Hoá
Các nuclon trong hạt nhân liên kết với nhau, muốn phá vỡ liên kết đó ta phải thực hiện công dương. Vì vậy năng lượng liên kết phải là âm. Điều này trong cả hai cuốn SGK cũ và mới đều không nói rõ và rất có thể làm cho học sinh hiểu sai. Tôi xin đề xuất cách chỉnh sửa lại khái niệm năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng như sau:
1. Độ hụt khối. Năng lượng liên kết. Năng lượng liên kết riêng.
a) Độ hụt khối.
Giả sử ban đầu có một prôtôn có khối lượng mp = 1,007825u và một nơtron có khối lượng mp = 1,008665u đứng yên và chưa liên kết với nhau. Tổng khối lượng của chúng là m0 = 1.mp + 1.mn = 2,01649u. Sau đó nếu lực hạt nhân liên kết các nuclon với nhau thành một hạt nhân 1H2 thì người ta đo được khối lượng của hạt nhân này là m = 2,014102u. Rõ ràng m bé hơn m0! Như vậy sau khi liên kết thành hạt nhân thì có một độ hụt khối.
Hạt nhân mà trong đó có hai nuclôn trở lên bao giờ cũng có một độ hụt khối nhất định. Độ hụt khối của hạt nhân ZXA bằng: (m = m0 – m = Z.mp + (A – Z).mn – mhn với mhn là khối lượng của hạt nhân ZXA.
Theo các tiêu chuẩn đo lường trong thực tiễn thì khối lượng cho trong các bảng là khối lượng của nguyên tử trung hoà, vì vậy có thể viết: (m = Z.mH + (A – Z).mn – mngt với mngt là khối lượng nguyên tử trung hoà của hạt nhân ZXA và mH là khối lượng của nguyên tử trung hoà của hạt nhân 1H1.
b) Năng lượng liên kết.
Trước khi tạo thành hạt nhân, tổng năng lượng là E0 = m0c2, sau khi tạo thành hạt nhân thì tổng năng lượng E = mc2 < E0. Do đó, phải có một lượng năng lượng được giải phóng: (E = E0 – E = (m.c2 > 0. Năng lượng ấy toả ra dưới dạng động năng hạt nhân và có thể là năng lượng photon.
Ngược lại, muốn phá hạt nhân ZXA thành các nuclôn như lúc đầu thì phải tốn một năng lượng tối thiểu (E để giải phóng các liên kết trong hạt nhân đó.
Như vậy, đối với các hạt nhân có hai nuclôn trở lên bao giờ cũng có một năng lượng liên kết âm (để liên kết hạt nhân đó), có độ lớn (Elk = (E = E0 – E = (m.c2.
Độ lớn năng lượng liên kết càng lớn thì các nuclôn liên kết càng mạnh, càng tốn nhiều năng lượng để phá liên kết.
c) Năng lượng liên kết riêng
Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trung bình của một nuclôn của hạt nhân, được xác định bằng tỉ số: ( = (Elk/A.
Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn, thì càng bền vững.
Đơn vị của năng lượng liên riêng là MeV/nuclôn.
Chú ý: Trong nhiều giáo trình đại học hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới cũng coi năng lượng liên kết riêng có đơn vị là MeV. Cách dùng này cũng không sai vì số nuclôn là hư số không đơn vị.
Bàn luận thêm
Trong đề thi tuyển sinh đại học-2008, câu 16-mã đề 319, có nhiều tranh cãi về khối lượng nguyên tử và khối lượng hạt nhân:
”Câu 16: Hạt nhân 4Be10 có khối lượng 10,0135u. Khối lượng của nơtrôn (nơtron) mn = 1,0087u, khối lượng của prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân
là
A. 0,6321 MeV. B. 63,2152 MeV. C. 6,3215 MeV. D. 632,1531 MeV.”
Trong các tài liệu khoa học người ta chỉ ghi khối lượng của nguyên tử trung hoà. Vì vậy khối lượng cho trong đề thi phải hiểu: khối lượng nguyên tử của hạt nhân 4Be10 là 10,0135u và khối lượng nguyên tử của hạt nhân 1H1 là 1,0073u. Ta tính năng lượng liên kết riêng như sau:
( = (Elk/A = (mc2/A = (Z.mp + (A – Z).mn – mhn)c2/A = (Z.mH + (A – Z).mn – mngt)c2/A = (4.1,0073 + 6.1,0087 – 10,0135).931/10 ( 6,3215 (MeV/nuclôn).