比结合能是高中物理中很难理解的概念。 这也是重核裂变和轻核聚变为何释放能量的关键概念。 大多数高中生学了之后并不理解。
我们知道，原子核在重核裂变和轻核聚变过程中都会遭受质量损失。 根据爱因斯坦的质能方程，如果有质量损失，就会以能量的形式释放出来。 而且，释放出的能量还十分巨大。 虽然损失的质量不是很大，但由于质量乘以光速的平方，释放的能量也不容小觑。
核裂变，即重核裂变，目前主要应用于武器中的原子弹，另外一个就是现在广泛应用的核能发电。 产生重核裂变的核反应堆在现有技术条件下是可控的，为人类大规模利用清洁能源提供了可能。 虽然核废料的处理比较麻烦重核裂变，但与煤炭、石油等能源相比，它仍然是一种相对清洁的能源形式。
在相同质量核反应条件下，轻核聚变释放的能量比重核裂变释放的能量更多，而且轻核聚变释放的能量更加清洁，不会对环境造成污染。 然而，由于光核聚变需要高温，也就是我们所说的热核反应，在目前的科学技术条件下是不可控的，人类还无法收集和利用其反应的能量。
为什么重核裂变和轻核聚变都会释放能量？ 我们在上一篇文章中提到，因为这两个核反应都有质量损失，所以理解它们的质量损失的一个重要概念是“比结合能”。
比结合能的概念在高中物理课本上已有解释，但学生理解起来有一定难度。 这里我们尝试一下，看看大家能不能明白什么是比结合能。 （平均结合能）
事实上，在高中物理教科书中，有一个解释比结合能的示例问题。 原子核由质子和中子组成。 质子和中子统称为核子。 假设单个核子的质量为m。 氦核由两个质子和两个中子组成。 也就是说，氦核中有4个核子。 当4个核子形成一个氦核时，其总质量不等于4倍米，而是小于4倍米。 我们用4m减去由4个核子组成的氦核的质量。 这是 4 个孤立核子结合形成氦核时产生的质量损失。
这个质量损失乘以c（光速）的平方，即使用爱因斯坦质能方程计算出的能量，就是氦核的结合能。
可见，组成原子核的核子数，即质子和中子的总数越多，原子核的结合能就越大。 因此，结合能本身并没有多大意义，但却是一个比结合能更有意义的概念。
比结合能是某个原子核的结合能与构成该原子核的核子数的比值。 比如刚才形成氦核的问题，我们用4乘m减去氦核的质量，将计算出的质量损失释放的能量除以构成氦核的4个核子的数量。 我们得到的是氦原子核的比结合能。
从这个定义可以看出，比结合能越大，组成原子核的孤立核子（质子和中子）的质量损失就越大。 也可以理解为，比结合能越大，构成原子核的每个核子的平均质量就越小。
可见，如果我们要在核反应中释放能量，也就是说存在质量损失，就必须将比结合能较小的原子核变成比结合能较大的原子核。
从上图可以看出，这样做就是让质量数较大的原子核反应成中等质量数的原子核（重核裂变），或者是与质量数较小的原子核反应并转变它变成一个中等质量数的原子核。 原子核（轻核聚变）重核裂变，一般来说，是特定结合能较小的原子核变成特定结合能较大的原子核的反应。
你明白吗？