Tímarit Verkfræðingafélags Íslands


Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 20.12.1946, Síða 4

Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 20.12.1946, Síða 4
34 TÍMARIT V.F.I. 1946 ummyndast í varmaorku. En sá hluti, sem ummynd- ast hefur, er aðeins 1:1010. Kemisk orka í þessum skilningi er efnisorka, og hefur hún verið þekkt um langan aldur. En breyting efnisins í orku í svo ríkum mæli, að mælanlegur væri massi sá, sem ummyndaðist, þótti mjög ólíkleg, eins og áður var getið. Hinn fyrsti, sem heldur því fram, að slíkar breytingar eigi sér stað í ríkum mæli í heim- inum, hygg ég að sé hinn enski stjörnufræðingur Eddington. Byggði hann kenningu sína um innri byggingu stjarnanna á því, að í miðjum þeirra losn- aði efnisorka í mjög ríkum mæli. Virtist svo, sem hitastigið í miðju stjarnanna væri ávallt um 40 milljón stig samkvæmt upphaflegu kenningunni, og gerði Eddington því ráð fyrir því, að ummyndun þessi færi fram við hitastig þetta. Orka £Ú, sem geislar út frá sólinni, er um 60 þúsund kílówatt pr. fermetra, og virtist engin skýring vera önnur til á því, hvaðan öll þessi orka kæmi. Nútímahugmyndir um byggingu frumeindanna. Eins og áður var getið fékkst fyrsta þekking manna á breytingum innan frumeindanna við rann- sóknir á geislamögnuðum efnum. Nánari rannsóknir á fyrirbærum þessum leiddu til þess, að menn gátu farið að gera sér ákveðnar hugmyndir um byggingu frumeindanna og krafta þá, sem þar eru að verki. Rétt er þó að taka það fram, að þekking á kröftun- um er að verulegu leyti empírisk og draga má í efa, að líkön þau, sem gerð eru, séu annað og meira en myndir, sem fullnægja því hlutverki að skýra mikinn hluta þeirra athugana, sem gerðar hafa verið. Frumeindirnar eru um það bil ÍO-^8 cm að þver- máli, en megnið af massa þeirra felst í svonefndum kjarna, og er stærð hans um 10^12 cm. Umhverfis kjarnann eru hinar ytri elektrónur (rafeindir) og skipast efnin í hinu períódiska kerfi eftir fjölda þeirra. Vatnsefni nr. 1, sem hefur eina ytri elektrónu, He nr. 2 með tvær o. s. frv. Síðast í röðinni kom U, sem hefur 92 ytri elektrónur, og er þannig nr. 92 í períódiska kerfinu. Öll efni þarna á milli eru þekkt, en tvö þeirra virðast vera svo óstöðug, að þau ummyndast á broti úr sekúndu í önnur efni. Af því, sem á undan var sagt, er þegar ljóst, að meginhluti orku frumeindarinnar felst í sjálfum kjarnanum, þar sem meginhluti massans er þar. Sérhver rafeind hefur negatífa hleðslu að stærð 1,6 x 10-*-18 Coulomb. En kjarninn er hlaðinn pósitífu rafmagni, sem svarar hleðslunum á rafeindunum um- hverfis hann, þannig að frumeindin sem heild er óhlaðin. Kjarninn er byggður úr prótónum, en prótóna er efniseind, sem hlaðin er pósitífu rafmagni, jafnmiklu og ein rafeind (1,6 XlO-1-10 Coul). Númer efnisins í períódiska kerfinu, atómnúmerið, er þannig jafnt f jölda hinna pósitífu hleðsla í kjarnanum. Er einfald- ast að hugsa sér kjarna hvers frumefnis byggðan úr jafnmörgum prótónum eins og atómnúmerið segir til um. Prótónan hefur massa sem er um 1800 sinn- um meiri en massi einnar rafeindar. Kjarninn í vatns- efnisfrumeind, H+, er prótóna. Helíum, sem næst er í röðinni hefur massa, sem er um það bil fjórfaldur massi vatnsefnisfrumeindar- innar, en í kjarnanum eru aðeins tvær prótónur, þ. e. efnið nr. 2 í per. kerfinu. Hinn hluti massans eru tvær eindir, svonefndar neutrónur. Neutrónur virðast svipaðar prótónum, en eru án hleðslu. Þannig virðast allir kjarnar byggðir úr prótónum og neutrónum, ef undan er skilið vatnsefni og í vissum tilfellum helí- um. Tala sú, sem gefur til kynna sameiginlegan f jölda neutróna og prótóna í kjarna einhvers efnis, nefnist massatala efnisins. Hlýtur hún samkvæmt eðli sínu ávallt að vera heil tala. Fjöldi neutróna í kjörnum efnanna er að jafnaði sá sami eða meiri en fjöldi prótónanna, eða réttara: massatalan er ávallt (að undansk. H) a. m. k. tvöfallt atómnúmerið. Það er aðeins bygging hins ytra rafeindakerfis, sem er ákvarðandi um kemíska eiginleika efnanna. Kemískir eiginleikar breytast ekki, þótt fleiri eða færri neutrónur séu í kjarnanum. Efni, sem hafa sama atómnúmer en mismunandi massatölu nefnast ísótópur. Isótóp efni eru frá efnafræðilegu sjónar- miði eins. Efnafræðingar hafa, sem kunnugt er, tákn fyrir hin ýmsu frumefni, t. d. H fyrir vatnsefni, O fyrir súr- efni o. s. frv. Er hér ekki greint á milli hinna ein- stöku ísótópa. Sé þörf á því, er venja að setja massa- töluna aftan við kemíska merkið eins og veldisvísi, en atómtalan er sett framan við kemíska táknið með smáum tölum að neðan, t. d. 0C12 þýðir: efni með atómtölunni 6 og massatölunni 12. Efni þetta er kol- efni. Sést það á kemíska tákninu, C, sem að vísu er óþarfi, þar sem atómtalan vísar ótvírætt til þess, uffl hvaða efni sé að ræða. Þær þrjár grundvallareindir, sem hér hafa verið nefndar, eru fullnægjandi til skýringar á því, sem a eftir fer. Hins vegar hafa fundist fleiri eindir í frum- eindunum. Rafeindin og prótónan eru nú gamlir kunningjar okkar, en neutrónan er til þess að gera ný. Það er fyrst 1932, sem talið verður, að sönnuð hafi verið tilvera neutrónanna. Neutrónurnar hafa hvorki pósi- tífa né negatífa hleðslu eins og rafeindir og prótónur, og er því erfiðara að verða var við verkanir þeirra. Orka og kjarnabreytingar. Við vorum áður búnir að athuga orku þá, sem samfara er venjulegri efnabreytingu. Skulum við nu athuga nokkuð þá orku, sem kemur fram eða hverf- ur við kjarnabreytingar.

x

Tímarit Verkfræðingafélags Íslands

Beinleiðis leinki

Hvis du vil linke til denne avis/magasin, skal du bruge disse links:

Link til denne avis/magasin: Tímarit Verkfræðingafélags Íslands
https://timarit.is/publication/860

Link til dette eksemplar:

Link til denne side:

Link til denne artikel:

Venligst ikke link direkte til billeder eller PDfs på Timarit.is, da sådanne webadresser kan ændres uden advarsel. Brug venligst de angivne webadresser for at linke til sitet.