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原子質量単位（amu）は、炭素12の非結合原子の質量の12分の1であり、原子および亜原子粒子の質量を表すために使用されていました。ジュールは、国際単位系のエネルギーの単位です。アルバートアインシュタインの相対性理論の方程式における結合エネルギーと質量欠陥の関係を理解することで、amuをジュールに変換するプロセスが明確になります。この方程式では、質量欠陥は陽子と中性子の「消滅する」質量であり、核を結合するエネルギーに変換されます。
1 amuをジュールに変換
核の質量は、それを構成する陽子と中性子の個々の質量の合計よりも常に小さいことに注意してください。質量の欠陥を計算する際には、原子の質量と比較して質量の差が小さいため、質量測定の完全な精度を使用します。計算の前に、原子と粒子の質量を3桁または4桁の有効数字に四捨五入すると、計算された質量欠陥はゼロになります。
原子質量単位（amu）をキログラムに変換します。 1 amu = 1.66053886 * 10 ^ -27 kgであることを忘れないでください。
結合エネルギー "？E "のアインシュタインの式を書き留めます。？E =？m_c ^ 2、ここで "c "は2.9979_10 ^ 8 m / sに等しい光の速度です。 "？m "は質量欠陥であり、この説明では1 amuに相当します。
1 amuの値をキログラムで、光の速度の値をアインシュタイン方程式で置き換えます。 ？E = 1.66053886_10 ^ -27 kg_（2.9979 * 10 ^ 8 m / s）^ 2。
手順4の式に従って、電卓を使用して？Eを見つけます。
これはkg_m ^ 2 / s ^ 2での答えになります：？E = 1.66053886_10 ^ -27 _8.9874_10 ^ 16 = 1.492393 * 10 ^ -10
1.4923933_10 ^ -10 kg_m ^ 2 / s ^ 2をジュール "J "に変換します1 kg_m ^ 2 / s ^ 2 = 1 Jであるため、答えは1 amu = 1.4923933_10 ^ -10 Jになります。
計算例
リチウム-7の質量欠損（amu）をジュール "J "に変換します。リチウム-7の核質量は7.014353 amuに等しい。リチウム核子数は7（3つの陽子と4つの中性子）です。
陽子と中性子の質量を調べて（陽子の質量は1.007276 amu、中性子の質量は1.008665 amu）、それらを足し合わせて合計質量を求めます：（3_1.007276）+（4_1.008665）。結果は7.056488 amuです。ここで、質量欠陥を見つけるために、総質量から核質量を減算します：7.056488-7.014353 = 0.042135 amu。
amuをキログラム（1 amu = 1.6606_10 ^ -27 kg）に変換し、0.042135に1.6606_10 ^ -27を掛けます。結果は0.0699693_10 ^ -27 kgになります。 Einsteins質量エネルギー等価式（？E =？m_c ^ 2）を使用して、質量欠陥の値をキログラムで、光速度の値 "c "をメートル/秒で置き換えて、エネルギー "E "。 E = 0.0699693_10 ^ -27_（2.9979_10 ^ 8）^ 2 = 6.28842395_ 10 ^ -12 kg * m ^ 2 / s ^ 2。これは、ジュール「J」での回答になります。