NexTutor
Dział FIZ.M.7›Fizyka jądrowa i radioaktywność
FIZ.M.7.3

Fizyka jądrowa i radioaktywność

Budowa jądra, rozpad radioaktywny, reakcje jądrowe i prawo rozpadu

fizyka jadrowaradioaktywnoscrozpadrozszczepieniesyntezamatura⏱ ~22 min
⏱ ~22 min
Fizyka jądrowa — energia wiązania, przemiany i prawo rozpadu
1

Po tej lekcji będziesz umieć

1

Zapisywać skład jądra

ZAX^{A}_{Z}X, N=A−ZN = A - Z

2

Wyznaczać defekt masy i energię wiązania

Δm\Delta m, Ew=Δmc2Ew = \Delta m c2

3

Interpretować energię wiązania na nukleon

miara stabilności, maksimum przy żelazie

4

Uzupełniać równania przemian

α\alpha, β−\beta^-, β+\beta^+, γ\gamma

5

Stosować prawa zachowania

liczba nukleonów AA, ładunek ZZ, energia

6

Obliczać liczbę jąder, aktywność i T1/2T_{1/2}

N=N0e−λtN = N0 e^{-\lambda t}, A=λN\mathcal{A} = \lambda N

7

Analizować wykresy zaniku

odczyt T1/2T_{1/2} z N(t)N(t) lub A(t)\mathcal{A}(t)

8

Rozwiązywać zadania z datowaniem izotopowym

C-14, U-238

9

Obliczać energię reakcji jądrowej

Q=(∑mprzed−∑mpo)c2Q = (\sum m_\text{przed} - \sum m_\text{po})c2

10

Rozróżniać rozszczepienie i syntezę

kierunek ku większej Ew/AEw/A

2

Po co Ci to na maturze?

W zadaniach CKE pojawiają się równania przemian jądrowych, defekt masy, energia wiązania, prawo rozpadu i datowanie izotopowe. Częsty format to wykres aktywności albo liczby jąder w czasie. Typowe pułapki to zmiana liczby masowej w rozpadzie beta, pomylenie aktywności z liczbą jąder oraz błędna konwersja jednostki u na MeV.

Najważniejsza idea

Najważniejsza idea: Masa związanego jądra jest MNIEJSZA niż suma mas swobodnych nukleonów — ta różnica (defekt masy) odpowiada energii wiązania Ew=Δmc2Ew = \Delta m c2. Rozpad pojedynczego jądra jest losowy, ale dla dużej liczby jąder opisuje go dokładne prawo wykładnicze N=N0e−λtN = N0 e^{-\lambda t}.

3

Intuicja zjawiska

Masa związanego jądra jest mniejsza niż suma mas jego swobodnych protonów i neutronów. Różnica masy odpowiada energii, którą trzeba dostarczyć, aby rozdzielić jądro na nukleony — to energia wiązania. Rozpad pojedynczego jądra jest całkowicie losowy: nie można przewidzieć chwili rozpadu konkretnego jądra. Ale dla dużej liczby jąder ich średnie zachowanie opisuje bardzo dokładnie prawo wykładnicze.

Budowa jądra i defekt masy

ZAX^{A}_{Z}X, N=A−ZN = A - Z; masa związanego jądra < suma nukleonów; Δm=Zmp+Nmn−mjądra\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_\text{jądra}.

Energia wiązania

Ew=Δmc2Ew = \Delta m c2; Ew[MeV]=Δm[u]⋅931,5Ew[\text{MeV}] = \Delta m[\text{u}]\cdot931{,}5; Ew/AEw/A największa dla żelaza (jądra najstabilniejsze).

Przemiany jądrowe

α\alpha (A−4A-4, Z−2Z-2); β−\beta^- (Z+1Z+1, n→p+e−+νˉen\to p+e^-+\bar\nu_e); β+\beta^+ (Z−1Z-1); γ\gamma (bez zmiany AA, ZZ).

Prawo rozpadu

N=N0e−λt=N0 2−t/T1/2N = N0 e^{-\lambda t} = N0\,2^{-t/T_{1/2}}; aktywność A=λN\mathcal{A} = \lambda N; T1/2=ln⁡2/λT_{1/2} = \ln2/\lambda.

4

Wielkości i jednostki

Wielkość Symbol Jednostka Znaczenie Liczba masowa A 1 liczba nukleonów ( Z + N ) Liczba atomowa Z 1 liczba protonów Liczba neutronów N 1 N = A - Z Defekt masy \Delta m kg lub u ubytek masy związanego jądra Energia wiązania E w J lub MeV E w = \Delta m c^2 E…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
5

Modele i zasady

:rule Jądro związane Masa jądra jest mniejsza od sumy mas swobodnych protonów i neutronów; różnica to defekt masy, a jej równoważnik energetyczny to energia wiązania. :rule Prawa zachowania W każdej przemianie zachowane są: liczba nukleonów A , ładunek Z (…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
6

Fizyka jądrowa — mapa zjawiska

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
7

Teoria: wzory i interpretacje

Skład jądra i energia wiązania: N = A - Z, \qquad \Delta m = Zm p + Nm n - m \text{jądra}, \qquad E w = \Delta m c^2, \qquad E w[\text{MeV}] = \Delta m[\text{u}]\cdot931{,}5 Przemiany beta (pełny zapis z (anty)neutrinem): n \to p + e^- + \bar\nu e \;(\beta^…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
8

Solver — fizyka jądrowa krok po kroku

1. Zapisz każde jądro jako ^{A} {Z}X .

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
9

Doświadczenie: pomiar aktywności i tła

Problem: czy rozpad promieniotwórczy ma charakter statystyczny i jak uwzględnić tło? Przyrządy: licznik Geigera-Müllera, bezpieczne źródło demonstracyjne (lub zestaw danych), stoper.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość

Przykład

Przykład rozwiązany

Jod ^{131} I: T {1/2} = 8 dni. Po 24 dniach zostaje 12 mg.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
11

Mini-praktyka CKE — przeanalizuj sam

-praktyka Uzupełnij równanie: ^{238} {92}\text{U} \to {}^{234} {90}\text{Th} + \,? ^{4} {2}\text{He} (cząstka \alpha ; A : 238 = 234 + 4 ✓; Z : 92 = 90 + 2 ✓) Uzupełnij: ^{14} {6}\text{C} \to {}^{14} {7}\text{N} + \,?

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
12

Częste błędy

Rozpad \alpha zmienia Z o 1 :: Rozpad \alpha ( ^{4} {2}\text{He} ): Z maleje o 2, A o 4. Rozpad \beta^- : Z rośnie o 1 ( n \to p ), A bez zmian.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
13

Powtórka w 30 sekund

N = A - Z :: skład jądra E w = \Delta m c^2 :: energia wiązania 1\ \text{u} \to 931{,}5 MeV :: masa–energia N = N 0 e^{-\lambda t} :: prawo rozpadu \mathcal{A} = \lambda N :: aktywność T {1/2} = \ln2/\lambda :: okres półrozpadu Q = \Delta m c^2 :: energia r…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
14

Kluczowe pojęcia

Budowa jądra :: Z protonów i N neutronów; A = Z + N ; izotopy — to samo Z , różne N ; defekt masy \Delta m Energia wiązania :: E w = \Delta m c^2 ; E w/A miarą stabilności, maksimum przy żelazie; 1\ \text{u} \to 931{,}5 MeV Przemiany jądrowe :: \alpha ( ^{4…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
15

Sprawdź się i przećwicz

sub :: Fizyka jądrowa to bilans A / Z , energia wiązania i prawo rozpadu — sprawdź, czy pewnie uzupełniasz reakcje i liczysz aktywność. sprawdzian :: Budowa jądra, przemiany, prawo rozpadu i energia reakcji :: 15 min zbior :: Zadania maturalne z rozwiązani…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość

Wzory w tablicach

Powiązane wzory maturalne

Prawo rozpadu promieniotwórczegoN=N0(12)t/T1/2N=N_0\left(\tfrac12\right)^{t/T_{1/2}}

Materiał z klas 1–4

Lekcje klasowe z tym materiałem

Budowa jądra atomowego, defekt masy i energia wiązaniaPromieniotwórczość — typy rozpadu, prawo zaniku i aktywnośćReakcje jądrowe — rozszczepienie, synteza termojądrowa i reaktor
16

Źródła, format CKE i materiały ZPE

men :: Fizyka ZR — fizyka jądrowa. Zakres: budowa jądra, defekt masy i energia wiązania, przemiany promieniotwórcze, prawo rozpadu, aktywność, reakcje jądrowe.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość

W tej lekcji

Postęp:6%
Zbiór zadańkrok po kroku Matura próbnaarkusz
← Poprzednia lekcja