क्यू मान (परमाणु विज्ञान)

For other uses, see Q value.

परमाणु भौतिकी और परमाणु रसायन विज्ञान में{{mvar|Q}परमाणु प्रतिक्रिया के लिए } मान परमाणु प्रतिक्रिया के दौरान अवशोषित या जारी ऊर्जा की मात्रा है। मान एक रासायनिक प्रतिक्रिया की तापीय धारिता या रेडियोधर्मी क्षय उत्पादों की ऊर्जा से संबंधित है। यह अभिकारकों और उत्पादों के द्रव्यमान से निर्धारित किया जा सकता है। Q मान प्रतिक्रिया दर को प्रभावित करते हैं। सामान्य तौर पर, सकारात्मक जितना बड़ा होगा Q प्रतिक्रिया के लिए मूल्य, जितनी तेज़ी से प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है, और उतनी ही अधिक संभावना होती है कि प्रतिक्रिया उत्पादों के पक्ष में हो।

$Q=(\,m_{\text{r}}-m_{\text{p}}\,)\times {\text{0.9315 GeV }}$

जहां जनता परमाणु द्रव्यमान इकाइयों में है। साथ ही दोनों $\;m_{\text{r}}\;$ और $\;m_{\text{p}}\;$ क्रमशः अभिकारक और उत्पाद द्रव्यमान के योग हैं।

परिभाषा

परमाणु प्रक्रिया की प्रारंभिक और अंतिम ऊर्जा के बीच ऊर्जा का संरक्षण ${\text{( }}E_{\text{i}}=E_{\text{f}}{\text{ ),}}$ की सामान्य परिभाषा को सक्षम बनाता है Q द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता के आधार पर। किसी भी रेडियोधर्मी कण के क्षय के लिए, गतिज ऊर्जा अंतर निम्न द्वारा दिया जाएगा:

$Q=K_{\text{f}}-K_{\text{i}}=(\,m_{\text{i}}-m_{\text{f}}\,)\,c^{2}~$

कहाँ K द्रव्यमान की गतिज ऊर्जा को दर्शाता है m . सकारात्मक के साथ प्रतिक्रिया Q मान एक्ज़ोथिर्मिक है, अर्थात इसमें ऊर्जा का शुद्ध विमोचन होता है, क्योंकि अंतिम अवस्था की गतिज ऊर्जा प्रारंभिक अवस्था की गतिज ऊर्जा से अधिक होती है। नकारात्मक के साथ प्रतिक्रिया Q मान एन्दोठेर्मिक है, यानी शुद्ध ऊर्जा इनपुट की आवश्यकता है, क्योंकि अंतिम अवस्था की गतिज ऊर्जा प्रारंभिक अवस्था की गतिज ऊर्जा से कम है। निरीक्षण करें कि एक रासायनिक प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक होती है जब इसकी प्रतिक्रिया की एन्थैल्पी ऋणात्मक होती है, इसके विपरीत एक सकारात्मक होती है Q परमाणु प्रतिक्रिया में मूल्य। वह Q मान को द्रव्यमान आधिक्य के रूप में भी व्यक्त किया जा सकता है $\Delta M$ परमाणु प्रजातियों के रूप में:

$Q=\Delta M_{\text{i}}-\Delta M_{\text{f}}~$

प्रमाण: एक नाभिक के द्रव्यमान को इस रूप में लिखा जा सकता है $M=Au+\Delta M,~$ कहाँ $A~$ द्रव्यमान संख्या (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या का योग) है और $u=^{12}\!\!C/12=931.494$मेव/सी$^{2}~$. ध्यान दें कि नाभिकीय अभिक्रिया में न्यूक्लिऑनों की संख्या संरक्षित रहती है। इस तरह, $A_{f}=A_{i}~$ और $Q=\Delta M_{\text{i}}-\Delta M_{\text{f}}~$.

अनुप्रयोग

रासायनिक Q मान उष्मामिति में माप हैं। एक्ज़ोथिर्मिक रासायनिक प्रतिक्रियाएँ अधिक सहज होती हैं और प्रकाश या गर्मी का उत्सर्जन कर सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप भगोड़ा प्रतिक्रिया (यानी विस्फोट) होती है।

{{mvar|Q}कण भौतिकी में } मान भी चित्रित किए गए हैं। उदाहरण के लिए, सार्जेंट के नियम में कहा गया है कि कमजोर प्रतिक्रिया दर के समानुपाती होते हैं Q⁵. Q}r मान विरामावस्था में क्षय में मुक्त गतिज ऊर्जा है। न्यूट्रॉन क्षय के लिए, कुछ द्रव्यमान गायब हो जाता है क्योंकि न्यूट्रॉन प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो में परिवर्तित हो जाते हैं:

$Q=(m_{\text{n}}-m_{\text{p}}-m_{\mathrm {\overline {\nu }} }-m_{\text{e}})c^{2}=K_{\text{p}}+K_{\text{e}}+K_{\overline {\nu }}={\text{0.782 MeV ,}}$

जहां एम_n न्यूट्रॉन का द्रव्यमान है, m_p प्रोटॉन का द्रव्यमान है, m_ν इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो का द्रव्यमान है, और m_e इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान है; और यह K संगत गतिज ऊर्जाएँ हैं। न्यूट्रॉन में कोई प्रारंभिक गतिज ऊर्जा नहीं होती है क्योंकि यह आराम पर होता है। बीटा क्षय में, एक विशिष्ट Q लगभग 1 MeV है।

दो से अधिक उत्पादों के लिए निरंतर वितरण में क्षय ऊर्जा को उत्पादों के बीच विभाजित किया जाता है। इस स्पेक्ट्रम को मापने से किसी उत्पाद के द्रव्यमान को खोजने की अनुमति मिलती है। प्रयोग न्यूट्रिनोलेस क्षय और न्यूट्रिनो मास की खोज के लिए उत्सर्जन स्पेक्ट्रम का अध्ययन कर रहे हैं; यह चल रहे KATRIN प्रयोग का सिद्धांत है।

यह भी देखें

• बाँधने वाली ऊर्जा
• कैलोरीमीटर (कण भौतिकी)
• क्षय ऊर्जा
• संलयन ऊर्जा लाभ कारक
• कोलाहल प्रभाव

बाहरी संबंध

• "Query input form". Nuclear Structure and Decay Data. IAEA. – interactive query form for Q-value of requested decay.
• Schuster, Eugenio (Fall 2020). "Nuclear energy release; fusion reactions" (PDF). Mechanical Engineering 362 – Nuclear Fusion and Radiation. Bethlehem, PA: Lehigh University. ME 362 Lecture 1. Retrieved 5 March 2021. – demonstrates simply the mass-energy equivalence.