核裂变与核聚变是两个相反的过程，为何都能释放能量？

2025-03-13 08:18:37

推荐回答（5个）

回答1：

核裂变与核聚变释放能量，是以铁-56为分界线的，铁-56的比平均结合能最低，是所有原子核中最稳定的。

　　我们知道，氢弹的爆炸原理是核聚变，原子弹的爆炸原理是核裂变，核裂变与核聚变似乎是两个相反的过程，为何都能释放大量能量呢？

　　其中的原理与原子核的构成有关，原子由原子核与核外电子组成，原子核又由质子和中子构成，把质子和中子束缚在一起的力叫做强相互作用，强相互作用是四种基本力中最强的，强度是电磁相互作用的137倍，是万有引力相互作用的10^39倍。

　　我们来想象这么一个过程，两个天体因为万有引力相互吸引而绕行，如果我们要把两个天体分开，就需要借助外力的作用使其相互远离，这个过程需要输入能量来克服引力势能，所以两个天体靠得越远引力势能越大。

　　我们可以类比原子核内的情况，以氦-4为例，质子和中子通过强力结合在一起，如果我们要把原子核中的质子和中子完全分开，就需要输入能量，说明质子和中子在完全分开的情况下，整体具有的能量更高。

　　反过来说，质子和中子相互结合时就会释放能量，氢元素聚变为氦元素就属于这种情况，由于强相互作用很强，所以强力变化导致的能量释放也高，强力比电磁力强137倍，自然化学反应中的能量变化无法与核反应相比较。

　　于是核聚变就能释放巨大的能量，但是要引发核聚变并不容易，因为强力的作用范围非常小，原子核间必须克服质子的排斥力（电磁力），使质子间的距离达到强力作用范围后才能结合，比较直观的办法就是增加原子核的撞击速度和撞击频率，宏观条件就是增加温度和压力。

　　但是随着质子数的增加，会遇到一个大问题，就是强力的作用范围很有限，而质子间的的电磁力还在叠加，于是随着核子（质子和中子）数的增加，强力的作用在减弱，原子核反而变得不稳定，最后甚至无法形成稳定的原子核，其中的临界线就是铁-56。

　　于是小于铁的原子，聚变会释放能量，而高于铁的原子，裂变也会释放能量，但是重原子核内的强相互作用没有轻原子核内的强，所以裂变释放的能量没有聚变高。

　　在物理学中，我们用结合能来表示把不同原子核分解为质子和中子时，需要输入能量的大小，显然核子数越多结合能也越高。

　　真正反应原子核稳定性的是平均结合能，也就是结合能与核子数的比值，原子核的平均结合能越高，原子核就越稳定，平均结合能越低，原子核就更容易发生聚变或者裂变，由于质量和能量是等效的，所以我们也可以用核子平均质量来描述。

　　平均结合能就如一个在重力作用下的小球，小球越在靠近谷底的地方越稳定，越靠近山顶越不稳定，当小球从山顶滑落到谷底时，在重力作用下势能就会做功，在原子核中也是类似的，原子核平均核子质量降低，就会释放能量，所以核聚变与核裂变都会释放能量。

回答2：

因为无论是核聚变还是核裂变其实质都是强相力和弱相力相互作用结合的结果，这个过程打破了原子系统的平衡牺牲了质量，根据质量守恒定律，质量转换成了能量释放了出来。

回答3：

铁是原子最稳定的元素，或者说原子能最低的元素。意思就是比铁轻的元素聚变或者比铁重的元素裂变都会减小质量释放能量，但都是到铁元素为止。比铁轻的裂变或者比铁重的聚变就需要消耗能量。

回答4：

原子是空的，这样，在这个空间里，就有了一个进入和一个出的口。

能量就会压破这个空间的出入口。如同气球，不可能一直鼓起来。原子比喻为气球，就能理解原子也能爆炸了。

回答5：

因为核裂变与核聚变虽然是两个相反的过程，但是两个反应都有化学键的结合，所以都释放能量。

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