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Q值

Wikipedia · 2026-07-08 维基百科 👁 1 阅读

值是原子核物理學及核化學中的名詞，核反應的值是指核反應所產生的能量。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。值會影響化學反應速率，反應的值為正值，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 ~
其中是質量的動能。
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。
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，值為正值表示是放熱反應。

值也可以用核種的質量欠缺 \Delta M表示：

: Q = \Delta M_\text{i} - \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 = A u + \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 = \Delta M_\text{i} - \Delta M_\text{f} ~。

應用
化學反應的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_\mathrm{\overline{\nu}} - m_\text{e})c^2 = K_\text{p} + K_\text{e} + K_{\overline{\nu}} = \text{0.782 MeV ,}

其中mn是中子的質量，mp是質子的質量，m是電中微子的質量，me是電子的質量，而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，值約為1 MeV。

相關條目
*结合能
*聚变能量增益因子
*量能器 (粒子物理)
*衰变能
*

參考資料
外部連結

#原子核物理学

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