結合能

兩個或幾個自由狀態的粒子結合在一起時釋放的能量。自由原子結合為分子時放出的能量叫做化學結合能，分散的核子組成原子核時釋放的能量叫做原子核結合能。原子核是核子憑藉核力結合在一起構成的，要把其分開，需要能量，此即原子核的結合能。

不同“物體（體系）”具有不同的結合能。因此當數個物體發生反應時，總的結合能可能變化。利用適當的反應可把改變了的總結合能釋放出來。如二氧化碳分子是由兩個氧原子和一個碳原子組成的，而氧分子是由兩個氧原子組成的，前者的結合能較後者更大。這説明碳原子和氧分子反應時，各原子間的作用力在反應中做功釋放能量。碳在空氣中燃燒，生成二氧化碳時，結合能以熱能的形式釋放出來。這就是碳燃燒發熱的基本原理。又如原子核是由核子（中子或質子）藉助於彼此間很強的相互吸引力（核力）結合成的，具有很大的結合能。核內每個核子的平均結合能，叫比結合能，等於該核的結合能除以其核子數。 ^[1] 

當核的結合狀態在某種核反應中變得更緊時，就會因為核力的做功而使總結合能變大，所做的功以核能的形式放出。由於核力比分子內原子間的作用力強度大得多，所以同樣質量的物質，在核反應中產生的核能比化學反應中產生的化學能要大百萬倍以上。 ^[1] 

結合能是幾個粒子從自由狀態結合成為一個複合粒子時所釋放的能量。結合能數值越大，分子（原子或原子核）的結構就越穩定。

因為幾個粒子單獨的質量和要比其結合成複合粒子的質量要大，產生的質量虧損以能量的形式釋放出去，其能量就是結合能，根據愛因斯坦質能方程，釋放的能量△E=△mc²（c為光速，△m為質量虧損）。

原子能夠結合為晶體的根本原因，在於原子結合後整個系統具有更低的能量。設想把分散的原子（離子或分子）結合成為晶體，在這個過程中，將有一定的能量E釋放出來，即結合能。如果以分散的原子作為計量內能的標準，則E就是結合成晶體後系統的內能。

對於一個氫原子（單個質子），結合能為零，所以會產生核聚變。之後結合能一直增大，鐵是平均結合能最大的（所以鐵的原子核最不容易打破），最後平均結合能逐漸下降總結合能逐漸上升（因為粒子數增多） ^[2]  聚變的過程給星體的發光提供能量，星體燃燒完以後就變成了一個“大鐵球”。