원자 하나가 가지고 있는 에너지양은 얼마나 되나요?

Question

핵융합을 하거나 핵분열을 할때 엄청난에너지가 생성된다고 하는데요. 그렇다면 원자 하나에 들어있는 에너지는 얼마나 되는지 알 수 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

원자가 가지고 있는 에너지는 매우 작은 값입니다. 원자의 에너지는 전자가 원자 핵 주변을 돌아다니면서 가지고 있는 운동 에너지와 전자가 핵에 결합되어 있는 에너지를 합친 것으로 나타낼 수 있습니다.

원자의 에너지를 나타내는 단위는 일반적으로 일렉트론볼트(electronvolt, eV)입니다. 1 일렉트론볼트는 전자가 전기장에서 1 볼트의 전위 차이를 가지고 이동할 때 얻는 에너지와 같습니다. 따라서, 원자의 에너지는 전자의 에너지와 비슷한 크기의 값입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 원자 하나에 들어있는 에너지를 계산하기 위해서는 E=mc^2라는 식을 사용할 수 있습니다. 여기서 E는 에너지, m은 질량, c는 광속 상수입니다.

원자의 질량은 매우 작지만 광속의 제곱인 c^2이 매우 크기 때문에 원자 하나에 들어있는 에너지는 매우 큰 값이 됩니다. 예를 들어, 수소 원자의 질량은 약 1.67x10^-27 kg인데, 이를 이용하여 수소 원자 하나에 들어있는 에너지를 계산하면 약 1.5x10^-10 J입니다.

이 값은 매우 작아 보이지만, 수소 원자 하나에 들어있는 전자와 양성자가 서로 결합하여 수소 분자를 형성하면 그 에너지는 훨씬 커집니다. 또한 핵분열이나 핵융합에서는 원자가 물리적으로 분열되거나 융합되기 때문에 원자의 질량이 변화하게 되고, 이에 따라 생성되는 에너지는 매우 큰 값이 됩니다.