Категория: Бланки/Образцы
1. Что такое радиоактивное семейство?
2. При каких условиях наступает переменное равновесие?
3. В каких случаях возникает вековое равновесие?
4. Как выражается активность образца, в котором содержатся только n видов радиоактивных элементов, входящих в одно радиоактивное семейство, при условии, что период полураспада материнского радионуклида намного превышает периоды полураспадов дочерних радионуклидов?
1. При радиоактивном распаде ядер нуклида X1 образуется радионуклид X2. Их постоянные распада и . Считая, что в начальный момент времени препарат содержал только ядра нуклида X1. в количестве , определить: а) закон накопления ядер X1 со временем; б) момент , когда количество ядер X2 достигнет максимума; в) в каком случае может возникнуть состояние переходного равновесия, при котором отношение количества обоих нуклидов остается постоянным. Чему равно это отношение?
2. Радиоизотоп испытывает превращения по цепочке (стабилен). Периоды полураспада соответственно равны мин и мин. Полагая, что в начальный момент препарат содержал только , определить: а) какая часть ядер превратиться в стабильные ядра через час; б) во сколько раз уменьшится активность этого препарата через час.
3. При ?-распаде возникает ?-активный нуклид . Их периоды полураспада равны соответственно ч и ч. Найти отношение максимальной активности нуклида к первоначальной активности препарата, если в начальный момент времени препарат содержал только нуклид .
4. Радиоизотоп , период полураспада которого сут. образуется в ядерном реакторе со скоростью ядер/с. Через какое время после начала образования этого радиоизотопа его активность станет Бк?
5. Радионуклид образуется с постоянной скоростью ядер/с. Определить количество ядер , которое накопится в препарате через промежуток времени: а) значительно превосходящий его период полураспада мин ( ); б) равный периоду полураспада ( ).
6. Радионуклид , образующийся с постоянной скоростью q ядер/с, испытывает превращения по цепочке: (стабилен). Найти законы накопления количества ядер с течением времени, полагая, что в начальный момент времени препарат их не содержал. (l1 и l2 ? постоянные распада ядер и .)
Радиоактивный распад подчиняется статистическому закону. Резерфорд, исследуя превращения радиоактивных веществ, установил опытным путем, что их активность убывает с течением времени. Об этом говорилось в предыдущем параграфе. Так, активность радона убывает в 2 раза уже через 1 мин. Активность таких элементов, как уран, торий и радий, тоже убывает со временем, но гораздо медленнее. Для каждого радиоактивного вещества существует определенный интервал времени, на протяжении которого активность убывает в 2 раза. Этот интервал носит название период полураспада. Период полураспада Т — это время, в течение которого распадается половина начального числа радиоактивных атомов.
Спад активности, т. е. числа распадов в секунду, в зависимости от времени для одного из радиоактивных препаратов изображен на рисунке 13.8. Период полураспада этого вещества равен 5 сут.
Выведем теперь математическую форму закона радиоактивного распада. Пусть число радиоактивных атомов в начальный момент времени (t = 0) равно N0. Тогда по истечении периода полураспада это число будет равно 
Спустя еще один такой же интервал времени это число станет равным:
По истечении времени t = nТ, т. е. спустя n периодов полураспада Т, радиоактивных атомов останется:
Это и есть основной закон радиоактивного распада. По формуле (13.1) можно найти число нераспавшихся ядер в любой момент времени.
Период полураспада — основная величина, определяющая скорость радиоактивного распада. Чем меньше период полураспада, тем меньше времени «живут» ядра, тем быстрее происходит распад. Для разных веществ период полураспада имеет сильно различающиеся значения. Так, период полураспада урана 
равен 4,5 млрд лет. Именно поэтому активность урана на протяжении нескольких лет заметно не меняется. Период полураспада радия значительно меньше — он равен 1600 лет. Поэтому активность радия значительно больше активности урана. Есть радиоактивные элементы с периодом полураспада в миллионные доли секунды.
Чтобы, пользуясь формулой (13.1), определить период полураспада, надо знать число атомов N0 в начальный момент времени и число нераспавшихся атомов N спустя определенный интервал времени t.
Сам закон радиоактивного распада довольно прост. Но физический смысл этого закона уяснить себе нелегко. Действительно, согласно этому закону за любой интервал времени распадается одна и та же доля имеющихся атомов (за период полураспада половина атомов). Значит, с течением времени скорость распада нисколько не меняется?
Радиоактивные ядра «не стареют». Так, ядра радона, возникающие при распаде радия, претерпевают радиоактивный распад как сразу же после своего образования, так и спустя 10 мин после этого. Распад любого атомного ядра — это, так сказать, не «смерть от старости», а «несчастный случай» в его жизни. Для радиоактивных ядер не существует понятия возраста. Можно определить лишь их среднее время жизни τ.
Время существования отдельных ядер может варьироваться от долей секунды до миллиардов лет. Атом урана, например, может спокойно пролежать в земле миллиарды лет и внезапно взорваться, тогда как его соседи благополучно продолжают оставаться в прежнем состоянии. Среднее время жизни τ — это просто среднее арифметическое времени жизни достаточно большого количества атомов данного вида. Оно прямо пропорционально периоду полураспада. Предсказать, когда произойдет распад ядра данного атома, невозможно. Смысл имеют только утверждения о поведении в среднем большой совокупности атомов. Закон радиоактивного распада определяет среднее число ядер атомов. распадающихся за определенный интервал времени. Но всегда имеются неизбежные отклонения от среднего значения, и, чем меньше количество радиоактивных ядер в препарате, тем больше эти отклонения. Закон радиоактивного распада является статистическим законом.
Говорить об определенном законе радиоактивного распада для малого числа ядер атомов не имеет смысла. Этот закон справедлив в основном для большого количества частиц.
Вопрос к параграфу
Счетчик регистрирует β-частицы радиоактивного препарата очень малой интенсивности. Происходят ли срабатывания счетчика через одинаковые интервалы времени?
В. … нейтронов и протонов;
2. Период полураспада радиоактивных ядер – это …
А. … время, в течение которого число радиоактивных ядер в образце уменьшается в 10 раз;
Б. … время, в течение которого число радиоактивных ядер в образце уменьшается в 2 раза;
В. … время, по истечении которого в радиоактивном образце останется v2 радиоактивных ядер;
Г. … время, в течение которого число радиоактивных ядер в образце уменьшается в 50 раз.
3. Найдите число протонов и нейтронов, входящих в состав изотопов магния 24 Mg ; 25 Mg ; 26 Mg.
4. Элемент А Х испытал два ?- распада. Найдите атомный номер ? и массовое число А у нового атомного ядра ?.
5. Напишите недостающие обозначения в следующих реакциях:
6. Вычислите удельную энергию связи ядра атома гелия 4 Не.
7. Найдите энергетический выход ядерных реакций:
2 Н + 2 Н > р + 3 Н ;
6 Li + 2 H > 2 • 4 He.
8. В начальный момент времени радиоактивный образец содержал N 0 изотопов радона 222 Rn. Спустя время, равное периоду полураспада, в образце распалось 1,33 •10 5 изотопов радона. Определите первоначальное число радиоактивных изотопов радона, которое содержалось в образце.
9. Мощность двигателя атомного судна 15 МВт, КПД 30 %. Определите месячный расход ядерного горючего при работе этого двигателя.
1. Что представляет собой ? – излучение?
А. Электромагнитные волны;
Б. Поток нейтронов;
В. Поток протонов;
Г. Поток ядер атомов гелия.
2. Замедлителями нейтронов в ядерном реакторе могут быть …
А. … тяжелая вода или графит;
Б. … бор или кадмий;
В. … железо или никель;
Г. … бетон или песок.
3. Найдите число протонов и нейтронов, входящих в состав изотопов углерода 11 С; 12 С; 13 С.
4. Элемент А Х испытал два - распада. Найдите атомный номер ? и массовое число А у нового атомного ядра ?.
5. Напишите недостающие обозначения в следующих реакциях:
55 Mn + … > 56 Fe + n.
6. Вычислите удельную энергию связи ядра атома кислорода 16 О.
7. Найдите энергетический выход ядерных реакций:
9 Ве + 2 Н > 10 В + n ;
14 N + 4 Не > 17 О + 1 Н.
8. Определите, какая часть радиоактивных ядер распадается за время. равное трем периодам полураспада.
9. Какое количество урана 235 U расходуется в сутки на атомной электростанции мощностью 5•10 6 Вт? КПД станции 20%.
16+ Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015.
Лицензия на осуществление образовательной деятельности: № 5201 от 20.05.2016.
Адрес редакции: 214011, РФ,
г. Смоленск, ул. Верхне-Сенная, 4.
Контакты: info@infourok.ru
Правообладатель товарного знака ИНФОУРОК: ООО «Инфоурок» (Свидетельство № 581999 )
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
Если взять закрытую стеклянную колбу, содержащую определенное количество радона, то окажется, что примерно за 57 сек количество радона в колбе уменьшится вдвое. Еще через 57 сек из количества радона, что осталась, тоже останется половина, и др. Опыт показывает, что
O для каждого вида радиоактивных изотопов существует период полураспада - промежуток времени, в течение которого распадается половина первоначального числа атомов.
Будем обозначать период полураспада T.
Например, период полураспада изотопа Урана 23892 U равен 4,5 млрд. лет, а изотопа 23592 U - «всего» 700 млн. лет, то есть примерно в шесть с половиной раз меньше. Это различие в периоде полураспада объясняет, почему изотопа в земной коре в 140 раз меньше, чем 23892 U. «вернувшись» во времени, можно надеяться, что этих изотопов Урана было поровну примерно 6 млрд. лет назад (примерно такой возраст Солнечной системы).
Период же полураспада радия 22628 Ra. по геологическим меркам очень мал: всего лишь 1600 лет, то есть примерно в 3 млн. раз меньше, чем период полураспада 23892 U. Радуйся существует на Земле только потому, что он во время радиоактивного распада урана постоянно образуется в небольших количествах.
Для характеристики радиоактивного распада часто используют величину, которую называют постоянной радиоактивного распада радионуклида и обозначают символом ?. Стала радиоактивного распада связана с периодом полураспада соотношением:
2. Закон радиоактивного распада
Найдем, по какому закону уменьшается со временем число атомов N определенного изотопа вследствие радиоактивного распада - иначе говоря, определим зависимость N ( t ).
Обозначим число атомов в начальный момент ( t = 0) N 0. то есть N (0) = N 0. Через время t = T. равный периоду полураспада, число атомов будет вдвое меньше от первоначального: N ( T ) = N 0/2.
После окончания каждого последующего промежутка времени T число атомов уменьшается вдвое, поэтому N (2 T ) = N 0/22. N (3 T ) = N 0/23 и так далее. Через время = Nt останется N ( nT ) = N 0 · 2- n атомов. Поскольку n = t / T. получаем закон радиоактивного распада:
График зависимости N ( t ) приведен на рисунке:
Период полураспада - постоянная величина, которая не может быть изменена такими доступными воздействиями, как охлаждение, нагрев, давление и др. Для урана период полураспада равен 4,5 млрд. лет, для радия - 1590 лет, для радона - 3,825 суток, для радия-С - 1,5 · 10-4 с.
Закон распада атомов не является законом, который управляет распадом одного атома, потому что нельзя предугадать, когда произойдет этот распад.
Распад атома не зависит от его возраста, то есть атомы «не стареют». Предсказать, когда произойдет распад данного атома, невозможно. Закон радиоактивного распада определяет среднее число атомов, распадающихся за определенный интервал времени. Закон радиоактивного распада является статистическим законом.
С практической точки зрения важной характеристикой процесса радиоактивного распада является скорость, с которой распадается тот или иной радионуклид.
Физическую величину, численно равный количеству распадов, которые происходят в определенном радіонуклідному образце в единицу времени, называют активностью радиоактивного образца.
Активность радиоактивного образца обозначают символом A. Единица активности в СИ - беккерель (Бк).
1 Бк - это активность такого образца, в котором за 1 с происходит 1 акт распада.
Но 1 Бк - это очень маленькая активность, поэтому используют внесистемную единицы активности - кюри (Ки):
1 Ки = 3,7 · 1010 Бк.
Если в этот момент времени в образце содержится некоторое количество N атомов радионуклида, то активность A этого радиоактивного образца можно вычислить по формуле:
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА
1. Почему не определяют время полного распада всех ядер?
2. Справедливо ли то, что чем дольше существует атом, тем больше вероятность его распада?
3. Для ядра которого нуклида (с большим или малым периодом полураспада) вероятность распада в течение ближайшего часа больше?
4. Почему радиоактивность урана за несколько лет заметно не меняется?
2 ). Учимся решать задачи
1. Определите массу радия-226, что содержится в радіонуклідному образце, если активность радия составляет 5 Ки.
Решения. Активность образца A = ? N. Поскольку N = vNA. а v = m / M. то 
Подставим выражение для N в формулу активности: 
Проверив единицы величин и подставив численные значения, получаем, что в радиоактивном образце содержится 5,07 г радия-226.
2. Количество атомов радиоактивного нуклида уменьшилась в 4 раза в течение 50 минут. Определите период полураспада этого нуклида.
3. Период полураспада радиоактивного нуклида равен 1 час. Сколько процентов начального количества атомов осталось через 10 часов?
4. Сколько процентов радиоактивных атомов распадется в течение половины периода полураспада?
5. Период полураспада радиоактивного изотопа, если в течение 12 час. в среднем распадается 7500 атомов с 8000?
ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ
• Для каждого вида радиоактивных изотопов существует период полураспада - промежуток времени, за который распадается половина первоначального числа атомов.
• Распад атома не зависит от его возраста, то есть атомы «не стареют».
1. Подр-1: § 57; подр-2: § 28 (п. 2).
Рів1 № 17.14; 17.15.
Рів2 № 17.38; 17.39; 17.40; 17.41.
Контрольная работа по теме. « Ядерная физика». 11 кл.
Вариант 1.
Б. … электронов и нейтронов;
В. … нейтронов и протонов;
2. Период полураспада радиоактивных ядер – это …
А. … время, в течение которого число радиоактивных ядер в образце уменьшается в 10 раз;
Б. … время, в течение которого число радиоактивных ядер в образце уменьшается в 2 раза;
В. … время, по истечении которого в радиоактивном образце останется v2 радиоактивных ядер;
Г. … время, в течение которого число радиоактивных ядер в образце уменьшается в 50 раз.
3. Найдите число протонов и нейтронов, входящих в состав изотопов магния 24 Mg; 25 Mg; 26 Mg.
4. Элемент А Х испытал два ?- распада. Найдите атомный номер ? и массовое число А у нового атомного ядра ?.
5. Напишите недостающие обозначения в следующих реакциях:
6 Li + 2 H > 2 • 4 He.
8. В начальный момент времени радиоактивный образец содержал N0 изотопов радона 222 Rn. Спустя время, равное периоду полураспада, в образце распалось 1,33 •10 5 изотопов радона. Определите первоначальное число радиоактивных изотопов радона, которое содержалось в образце.
9. Мощность двигателя атомного судна 15 МВт, КПД 30 %. Определите месячный расход ядерного горючего при работе этого двигателя.
Б. Поток нейтронов;
В. Поток протонов;
Г. Поток ядер атомов гелия.
2. Замедлителями нейтронов в ядерном реакторе могут быть …
А. … тяжелая вода или графит;
Б. … бор или кадмий;
В. … железо или никель;
Г. … бетон или песок.
3. Найдите число протонов и нейтронов, входящих в состав изотопов углерода 11 С; 12 С; 13 С.
4. Элемент А Х испытал два - распада. Найдите атомный номер ? и массовое число А у нового атомного ядра ?.
5. Напишите недостающие обозначения в следующих реакциях:
27 Al + 4 He > p + …;
55 Mn + … > 56 Fe + n.
7. Найдите энергетический выход ядерных реакций:
9 Ве + 2 Н > 10 В + n;
14 N + 4 Не > 17 О + 1 Н.
9. Какое количество урана 235 U расходуется в сутки на атомной электростанции мощностью 5•10 6 Вт? КПД станции 20%.
1. Гамма- лучи не отклоняются магнитным полем. Какова природа - излучения?
А. Поток электронов;
Б. Поток протонов;
В. Поток ядер атома гелия;
Г. Поток квантов электромагнитного поля.
4. Определите, какой элемент образуется после ?- распада ядра 238 U.
5. Напишите недостающие обозначения в следующих реакциях:
… + 1 Н > 22 Na + 4 He ;
239 Pu > 4 He + … + ;
9 Be + 2 H > 10 B + ….
6. Найдите энергию связи приходящуюся на один нуклон в ядре изотопа азота 14 N.
7. Найдите энергетический выход ядерных реакций:
7 Li + 4 He > 10 B + n ;
2 H + 3 H > 4 He + n.
8. Имелось некоторое количество радиоактивного изотопа серебра. Во сколько раз уменьшится масса радиоактивного серебра за промежуток времени 810 суток, если период полураспада 270 суток?
9. Какова электрическая мощность атомной электростанции, расходующей в сутки 220 г изотопа урана 235 U.
Б. …масса делящегося вещества, равная молярной массе этого вещества;
В. … масса делящегося вещества, полностью заполняющая активную зону реактора;
Г. … масса делящегося вещества, равная 235 кг.
3. Найдите отношение числа нейтронов, содержащихся в ядре атома азота с массовым числом 14 и атомным номером 7, и числа нейтронов, содержащихся в ядре изотопа нептуния с массовым числом 240 и атомным номером 93.
4. Определите, какой элемент образуется после -- распада ядра 212 Pb.
5. Напишите недостающие обозначения в следующих реакциях:
14 N + … > 14 C + p ;
9 Be + 2 H > … + n ;
27 Al + > 26 Mg + ….
6. Найдите удельную энергию связи ядра атома урана 235 U.
7. Найдите энергетический выход ядерных реакций:
7 Li + 2 H > 8 Be + n ;
14 N + 4 He > 17 O + 1 H.
8. Определите число атомов радиоактивного препарата иода I массой 0,5 мкг, распавшихся за промежуток времени 1 мин. Период полураспада иода 8 суток.
9. Тепловая мощность ядерного реактора 10 4 кВт. Какое количество урана 235 U потребляет реактор в сутки?
