Физические основы получения атомной энергии | страница 37

Для объяснения некоторых свойств атомных ядер пользуются также так называемой «оболочечной» моделью ядра. Согласно этой модели протоны и нейтроны движутся внутри ядра вокруг некоторой средней точки, образуя слои (оболочки), подобно тому как электроны в атоме движутся вокруг ядра, располагаясь слоями.

Ядро — самая тяжелая часть атома и заключает в себе почти всю его массу. На долю легких электронов приходится менее 0,05% всей массы атома.

Соответственно этому распределяется в атоме и энергия. Почти вся энергия, скрытая в атоме, заключена (сосредоточена) внутри его ядра; на долю электронной оболочки приходится менее 0,05% всей энергии атома. Такое заключение о распределении энергии в атоме вытекает из закона взаимосвязи массы и энергии и подтверждается практикой.

Как известно, энергия и масса являются свойствами материи. Масса — физическая величина, характеризующая инерцию материи, то есть свойство ее сохранять состояние своего движения при отсутствии внешних воздействий. Энергия — это мера физического движения материи во всех ее формах. К такому пониманию энергии наука пришла не сразу.

Еще около 200 лет назад М. В. Ломоносов сформулировал закон сохранения материи и ее движения (закон Ломоносова), согласно которому «все перемены, в натуре (природе. — В. М.) случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего от одного тела отнимется, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте… Сей всеобщий естественной закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своей силой другое, столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает».

Этими словами Ломоносов утверждал неуничтожимость материи и ее движения. Одним из частных проявлений всеобщего закона Ломоносова был экспериментально установленный им самим закон сохранения вещества (массы). Значительно позже, лишь в XIX веке, в связи с развитием производства, складывается в науке понятие об энергии. Широкое использование в промышленности тепловой энергии и начавшееся овладение электрической энергией привело немецких физиков Р. Майера и Г. Гельмгольца и английского физика П. Джоуля к открытию в середине XIX века закона сохранения и превращения энергии. Согласно этому закону энергия в вечном круговороте материи не исчезает и не создается вновь, а лишь превращается из одной формы в другую. Этот закон подтвердил гениальное предвидение Ломоносова о переходе одних видов движения в другие и явился дальнейшим развитием и конкретизацией его закона.