Q值

Template:NoteTA Template:Distinguish Template:Mvar值是原子核物理學及核化學中的名詞，核反應的Template:Mvar值是指核反應所產生的能量。Template:Mvar值是化学反应的焓變化以及放射性產物的能量有關，可以用反應物和生成物的質量來求得。Template:Mvar值會影響化學反應速率，反應的Template:Mvar值為正值，數字越大，表示反應的速度越快，也表示反應比較「喜歡」生成物。

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

其中質量單位是道尔顿。而$m_{\text{r}}$和$m_{\text{p}}$分別是反應物和生成物的總質量。

定義

核反應前後的能量會守恆$\text{( }{E}_{\text{i}}=E_{\text{f}}\text{ ),}$，以質能等價為基礎的Template:Mvar值定義就是以此開始。針對放射性粒子的衰減，動能差可以表示如下：

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

其中Template:Mvar是質量Template:Mvar的動能。 Template:Mvar值為正的反應表示是放热过程，會放出能量。因為最終態的動能比起始態的動能要大。 Template:Mvar值為負的反應表示是吸热过程，會吸收能量。因為最終態的動能比起始態的動能要小。在化學反應中若反應焓為負，表示是放熱反應，而在核反應中，Template:Mvar值為正值表示是放熱反應。

Template:Mvar值也可以用核種的質量欠缺 $\mathrm{\Delta }M$表示：

$Q=\mathrm{\Delta }{M}_{\text{i}}-\mathrm{\Delta }{M}_{\text{f}}$

上式可以用此方式證明：核種的質量可以表示為$M=Au+\mathrm{\Delta }M,$，其中$A$是質量數（質子和中子數量的總和），而$u{=}^{12}C/12=931.494$MeV/c$2^{}$。而在核反應前後，核種的總和守恆，因此，$A_f=A_i$且$Q=\mathrm{\Delta }{M}_{\text{i}}-\mathrm{\Delta }{M}_{\text{f}}$。

應用

化學反應的Template:Mvar值可以用量热法測量。放熱的化學反應常會是自發性的反應，且可能會放出光或是熱，讓更多物質進行反應，因此可能會出現失控的回授情形（爆炸）。

Q值也用在粒子物理學中，例如萨晋定律（Sargent's rule）中提到弱相互作用的反應速度和Q值的五次方成正比。原子核物理學的Q值是靜止的粒子衰變時產生的動能，例如中子的衰變，在中心轉換為質子、電子和反電微中子時，失去了部份的質量：

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

其中m_n是中子的質量，m_p是質子的質量，m_{Template:Overline}是電中微子的質量，m_e是電子的質量，而Template:Mvar是各粒子對應的動能，中子一開始是靜止的，因此初始動能為零。在β衰變中，Template:Mvar值約為1 MeV。

相關條目

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外部連結

• Nuclear Structure and Decay Data – IAEATemplate:Dead link with query on decays' Q-values