Test: Fizyka jądrowa – poziom łatwy
Efektem trzech przemian α oraz dwóch przemian β, jakim ulega jądro $^{238}_{92} \hspace{.08cm} \textrm{U}$ jest powstanie jądra:
Jakiej masie równoważny jest 1 J energii?
Zgodnie ze słynnym równaniem Einsteina energia E dowolnego obiektu związana jest z jego masą m następującą relacją: E = m c 2, gdzie c to prędkość światła w próżni równa w przybliżeniu 3 ⋅ 108 m/s. Po przekształceniu tego wzoru względem masy, podstawieniu wartości liczbowych oraz wykonaniu obliczeń, dostaniemy: $$m = \frac{E}{c^2} = \frac{1 \hspace{.05cm} \textrm{J}}{\left( 3 \cdot 10^8 \hspace{.05cm} \tfrac{\textrm{m}}{\textrm{s}} \right)^2} = \tfrac{1}{9} \cdot 10^{-16} \hspace{.05cm} \textrm{kg}$$
Zaznacz zdanie fałszywe:
Jądro atomowe wodoru zawiera tylko proton.
Czas połowicznego rozpadu pewnego pierwiastka wynosi 4 dni. W ciągu 12 dni z 20 g tego pierwiastka rozpadnie się:
Po 12 dniach pozostanie 2,5 g tego pierwiastka, a więc w tym czasie rozpadowi ulegnie 20 g - 2,5 g = 17,5 g.
Wzajemny stosunek mas jąder izotopów wodoru $^1_1 \hspace{.08cm} \textrm{H}$ , $^2_1 \hspace{.08cm} \textrm{H}$ oraz $^3_1 \hspace{.08cm} \textrm{H}$ wynosi:
Stabilność jądra atomowego jest charakteryzowana przez:
Liczba neutronów w jądrach izotopów $^{12}_6 \hspace{.08cm} \textrm{C}$ , $^{30}_{14} \hspace{.08cm} \textrm{Si}$ , $^{226}_{88} \hspace{.08cm} \textrm{Ra}$ i $^{235}_{92} \hspace{.08cm} \textrm{U}$ wynosi odpowiednio:
Liczbę neutronów n w jądrze atomowym możemy wyznaczyć na podstawie wzoru n = A - Z, gdzie A to liczba masowa, Z - liczba atomowa. Dla przykładu: dla izotopu węgla (C) liczba neutronów wynosi: n = 12 - 6 = 6.
Jądro atomu sodu (Na) składa się z 11 protonów i 12 neutronów. Oznacza to, że liczba elektronów, liczba atomowa oraz liczba masowa elektrycznie obojętnego atomu sodu wynosi:
W elektrycznie obojętnym atomie liczba elektronów równa jest liczbie protonów (liczbie atomowej). Liczba masowa równa jest z kolei sumie protonów oraz neutronów w jądrze atomowym.
Promień jądra izotopu $^{197}_{79} \hspace{.08cm} \textrm{Au}$ wynosi:
Promień r jądra atomowego możemy obliczyć z następującego wzoru: $$r = r_0 \hspace{.05cm} \sqrt[3]{\mathstrut A}$$ gdzie:
$r_0 = 1,\hspace{-.1cm}2 \cdot 10^{-15} \hspace{.05cm} \textrm{m}$,
A - liczba masowa jądra atomowego.
Czas połowicznego rozpadu izotopu $^{131}_{53} \hspace{.08cm} \textrm{I}$ wynosi 8 dni. Jaka część początkowej masy tego pierwiastka pozostanie po 32 dniach?
Czas połowicznego rozpadu to czas, po upływie którego liczba jąder danego pierwiastka zmniejsza się o połowę. Jeżeli czas połowicznego rozpadu izotopu $^{131}_{53} \hspace{.08cm} \textrm{I}$ wynosi 8 dni, oznacza to, że po 8 dniach połowa początkowej liczby jąder tego izotopu (a więc także i masy) ulegnie rozpadowi. Po 16 dniach pozostanie 25% początkowej liczby jąder (połowa z 50%), po 24 dniach 12,5%, a po upływie 32 dni - 6,25% początkowej masy tego izotopu.
Promieniotwórczy izotop toru $^{232}_{90} \hspace{.08cm} \textrm{Th}$ emituje cząstkę α i przechodzi w izotop radu Ra, który następnie ulega rozpadowi β. Efektem tych przemian jest powstanie izotopu $^{\textrm{A}}_{\textrm{Z}} \textrm{X}$, którego liczba atomowa Z i liczba masowa A wynoszą odpowiednio:
Podczas rozpadu α emitowane jest jądro helu $^{4}_{2} \hspace{.08cm} \textrm{He}$ (cząstka α). Oznacza to, że z jądra toru $^{232}_{90} \hspace{.08cm} \textrm{Th}$, ulegającemu rozpadowi α, otrzymamy jądro radu $^{228}_{88} \hspace{.08cm} \textrm{Ra}$. Podczas rozpadu β neutron ulega przekształceniu w proton (zjawisku temu towarzyszy także emisja elektronu oraz antyneutrina elektronowego). Oznacza to, że liczba masowa izotopu pozostaje bez zmian, a liczba atomowa zwiększa się o 1. W efekcie z jądra $^{228}_{88} \hspace{.08cm} \textrm{Ra}$ otrzymamy jądro aktynu $^{228}_{89} \hspace{.08cm} \textrm{Ac}$.
Dodaj komentarz