fizyka jĄdrowa
DESCRIPTION
Dział 3. FIZYKA JĄDROWA. Wersja beta. Temat: SKŁAD JĄDRA ATOMOWEGO ORAZ IZOTOPY. MODELE BUDOWY ATOMU. model atomu Arystotelesa. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. +. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Dział 3
FIZYKA JĄDROWA
Wersja beta
TEMAT: SKŁAD JĄDRA ATOMOWEGO ORAZ IZOTOPY
MODELE BUDOWY ATOMU
model atomu Arystotelesa
MODELE BUDOWY ATOMU
model atomu Thomsona
+++
+
+++
+
+++
++
++
++++
++
++
+
+++
++
++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
++
++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
++
++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
++
++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
+
+++
+
-
-
- -
-- -
-
-
--
--
MODELE BUDOWY ATOMU
model atomu Bohra
MODELE BUDOWY ATOMU
kwantowy model atomu
przestrzeń, w której z określonym prawdopodobieństwem możemy spotkać elektron
Symbol jądra atomowego oznaczamy podobnie jak symbol pierwiastka.
A – liczba masowa
Z – liczba atomowa (porządkowa)
liczba protonówliczba neutronów
OZNACZENIA
XAZ
Zp ZAn
Ważne
Atomy tego samego pierwiastka występują w kilku odmianach zwanych izotopami.
Wszystkie izotopy tego samego pierwiastka mają identyczną liczbę (p) protonów w jądrze, ale różnią się liczbą (n) neutronów .
IZOTOPY
Izotopy wodoru:
IZOTOPY - PRZYKŁADY
Izotopy węgla:
H11 - wodór- deuter- tryt
H21
H31
C126 - węgiel C-12- węgiel C-14C146
ZADANIE
Podaj liczbę protonów i neutronów wchodzących w skład jądra atomowego następujących pierwiastków: Cl, Zn, Po.
ROZMIAR JĄDRA ATOMOWEGO
rozmiar atomu
rozmiar jądra
m1010
m1510
ROZMIAR JĄDRA ATOMOWEGO
rozmiar jądra atomowego, przy założeniu, że jest kulą, wynosi:
gdzie promień wodoru liczba masowa
30 Arr
mr 150 1023,1
A
TRUDNE
MASA I ENERGIA
Masę jądra atomowego wyraża się w atomowych jednostkach masy
Cglaewizotopuatomumasyu 12612
11
kgu 271066054,11
TRUDNE
MASA I ENERGIA
Masę jądra podaję się w jednostkach energii (zgodnie ze wzorem Einsteina)
200 cmE
21 1 cuE u J111097,14
Można wyrazić masę w elektronowoltach JeV 19106,11
MeVE u 5,9311 TRUDNE
ZADANIE
Masa jądra uranu 235U wynosi 235,04392u. Jaką wartość ma masa jądra wyrażona w kilogramach, dżulach i elektronowoltach.
TEMAT: PRAWO ROZPADU PROMIENIOTWÓRCZEGO – PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ NATURALNA
PRZEMIANA Cząstka – dwa protony i dwa
neutrony, posiada ładunek +2e.
Przykład rozpadu
42
22890
23292 ThU
Ogólna postać przemiany (rozpadu)42
42
YX AZ
AZ
Ważne
PRZEMIANA Cząstka – elektron.
Przykład rozpadu(rozpadowi towarzyszy emisja antyneutrina)
eeMgNa 2412
2411
Ogólna postać przemiany (rozpadu)
eYX A
ZAZ 1
epn 11
10
Ważne
PRZEMIANA Cząstka – pozyton, antycząstka
elektronu.
Przykład rozpadu(rozpadowi towarzyszy emisja neutrina)
eeSiP 3014
3015
Ogólna postać przemiany (rozpadu)
eYX A
ZAZ 1
enp 10
11
Ważne
PROMIENIOWANIE Promieniowanie to fala
elektromagnetyczna lub inaczej strumień wysokoenergetycznych kwantów.
Ważne
STAŁA ROZPADU W próbce zawierającej N atomów
niestabilnego izotopu promieniotwórczego stwierdzono, że liczba rozpadów ΔN następujących w jednostce czasu zależy tylko od liczby atomów i jest do niej proporcjonalna.
Nt
N~
Nt
N
Współczynnik nazywamy stałą rozpadu.
lub
PRAWO ROZPADU
Po wprowadzeniu czasu połowicznego rozpadu T1/2, czasu po upływie którego w próbce pozostaje połowa liczby atomów izotopu
teNtN 0)(
0N
02
1N
04
1N
08
1N
N
T T2 T3 T4 t0
gdzie
718,2e
2/1
2
1)( 0
T
t
NtN
Ważne
TRUDNE
PRZYKŁADOWE CZASY POŁOWICZNEGO ZANIKU
IzotopRodzaj rozpadu
Czas połowicznego zaniku
212Po – polon
alfa 3*10-7 s
30P – fosfor beta + 130,6 s210Po – polon
alfa 138 dni
234U – uran alfa 248 lat14C– węgiel beta - 5730 lat
SZEREGI PROMIENIOTWÓRCZE
Szeregi promieniotwórcze to rodziny nuklidów promieniotwórczych kolejno przekształcających się jedne w drugie na drodze sekwencyjnych rozpadów alfa lub beta.
Wyróżnia się ich cztery, a każdy zapoczątkowywany jest rozpadem innego bardzo długożyciowego izotopu promieniotwórczego.
238U
234Th
230Th
226Ra
222Rn
218Po
214Pb
214Po
214Pb
210Po
206Pb Z
N
PR
ZYK
ŁAD
OW
Y
SZ
ER
EG
UR
AN
OW
O-R
AD
OW
Y
ZADANIA
Jaki izotop powstaje z jądra uranu 238U w wyniku dwóch przemian alfa i dwóch przemian beta(-).
Oblicz, jaka część pierwotnej masy (100g) izotopu fosforu 30P pozostanie po czasie 34,75min.
TEMAT: DEFICYT MASY
UKŁAD ZŁOŻONY
to ciała oddziałujące siłami grawitacji lub ciała posiadające ładunki różnoimienne oddziałujące siłami elektrycznymi.
ENERGIA WIĄZANIA
to najmniejsza energia, jaką należy dostarczyć układowi związanemu, aby jego składniki mogły stać się swobodne (nie oddziaływały ze sobą).
PRZYKŁAD 1. ROZWAŻMY UKŁAD ZŁOŻONY Z RAKIETY I ZIEMI
gdy rakieta spoczywa na Ziemi to
wEZ
Z
R
mGM
2
2IImv
kE
JR
mGME
Z
Zw
1010128
czyli dla rakiety o masie 20 ton
ZAPAMIĘTAJ
ENERGIA SPOCZYNKOWA
to energia jaką posiada ciało w spoczynku (tylko w związku ze swoją masą)
gdzie m0 oznacza masę spoczynkową
ciała.
200 cmE
RÓWNOWAŻNOŚĆ MASY I ENERGII
Masa i energia są równoważnymi wielkościami.
Możemy powiedzieć, że masa stanowi inną formę energii.
DEFICYT MASY
A. układ przed podziałem B. układ po podziale
21 mmM u
uM wE 1m 2m
mMmm u 21
2c
Em w
Przykład 1przyrost masy układu rakieta-Ziemia przy oddalaniu do nieskończoności wynosi kgm 61014
UWAGA
PRZYKŁAD 2. ENERGIA Z MASY
1 g substancji odpowiada energii około 9·1013J
energia ta równa jest ciepłu otrzymanemu ze spalania około 3,5 tysięcy ton węgla
energia ta pozwoliłaby zasilić jedną przeciętną świetlówkę przez około 150tys lat
ZADANIE
O ile różni się masa jądra helu od łącznej masy jego składników?
mprotonu= 1,6726 · 10-27kg mneutronu= 1,6749 · 10-27kg mjądra helu= 6,6447 · 10-27kg Δm = ?
TRUDNE
TEMAT: ENERGETYKA JĄDROWA
TEMAT: ŻYCIE SŁOŃCA
TEMAT: REAKCJE JĄDROWE.SZTUCZNA PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ
SZTUCZNA PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ
Reakcja, w której uzyskano proton
Uzyskanie neutronu
pON 11
178
42
147
nCBe 01
126
42
94
SZTUCZNA PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ
Uzyskanie pozytonu
gdzie jądro fosforu jest przykładem jądra krótkożyciowego.
eeSiP
nPAl
30
143015
01
3015
42
2713
KONIEC