Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Ραδιενέργεια. Προαπαιτούμενα 1. Πυρηνικές δυνάμεις 2. Ατομικός, μαζικός αριθμός 3. Ισοδυναμία μάζας-ενέργειας 4. Λογάριθμοι, εκθετικές συναρτήσεις.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Ραδιενέργεια. Προαπαιτούμενα 1. Πυρηνικές δυνάμεις 2. Ατομικός, μαζικός αριθμός 3. Ισοδυναμία μάζας-ενέργειας 4. Λογάριθμοι, εκθετικές συναρτήσεις."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ραδιενέργεια

2 Προαπαιτούμενα 1. Πυρηνικές δυνάμεις 2. Ατομικός, μαζικός αριθμός 3. Ισοδυναμία μάζας-ενέργειας 4. Λογάριθμοι, εκθετικές συναρτήσεις

3 Σταθεροί και ασταθείς πυρήνες Από τα 2500 γνωστά είδη πυρήνων μόνο περίπου 300 είναι σταθερά. Τα υπόλοιπα είναι ραδιενεργά. Από τα 2500 γνωστά είδη πυρήνων μόνο περίπου 300 είναι σταθερά. Τα υπόλοιπα είναι ραδιενεργά. Γενικά πυρήνες με Ζ>83 ή Α>209 είναι ασταθείς. Γενικά πυρήνες με Ζ>83 ή Α>209 είναι ασταθείς. Η σταθερότητα των πυρήνων οφείλεται στην ύπαρξη των πυρηνικών δυνάμεων. Η σταθερότητα των πυρήνων οφείλεται στην ύπαρξη των πυρηνικών δυνάμεων. Υπάρχει ανταγωνισμός μεταξύ πυρηνικών και ηλεκτρικών δυνάμεων. Υπάρχει ανταγωνισμός μεταξύ πυρηνικών και ηλεκτρικών δυνάμεων.

4 Η σταθερότητα των πυρήνων μεγάλου ατομικού αριθμού Ζ εξασφαλίζεται με το ότι αυτοί έχουν περισσότερα νετρόνια παρά πρωτόνια. Η σταθερότητα των πυρήνων μεγάλου ατομικού αριθμού Ζ εξασφαλίζεται με το ότι αυτοί έχουν περισσότερα νετρόνια παρά πρωτόνια. Γιατί; Γιατί; Π.χ. ο πυρήνας Π.χ. ο πυρήνας έχει 92 πρωτόνια και (238-92=) 146 νετρόνια.

5 Μεταστοιχείωση: το φαινόμενο στο οποίο ένας πυρήνας μετατρέπεται σε έναν άλλον διαφορετικού στοιχείου. Μεταστοιχείωση: το φαινόμενο στο οποίο ένας πυρήνας μετατρέπεται σε έναν άλλον διαφορετικού στοιχείου. Το όνειρο των αλχημιστών. Το όνειρο των αλχημιστών. Ραδιενέργεια: το φαινόμενο της αυθόρμητης εκπομπής ενέργειας και ακτινοβολίας από ένα πυρήνα. Ραδιενέργεια: το φαινόμενο της αυθόρμητης εκπομπής ενέργειας και ακτινοβολίας από ένα πυρήνα. Οι ραδιενεργοί πυρήνες εκπέμπουν τρία είδη ακτινοβολίας: Οι ραδιενεργοί πυρήνες εκπέμπουν τρία είδη ακτινοβολίας: Ακτινοβολία α ή σωμάτια α Ακτινοβολία α ή σωμάτια α Ακτινοβολία β ή ηλεκτρόνια και Ακτινοβολία β ή ηλεκτρόνια και Ακτινοβολία γ ή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία πολύ μεγάλης συχνότητας. Ακτινοβολία γ ή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία πολύ μεγάλης συχνότητας.

6 Διάσπαση α Σωμάτιο α ονομάζεται ο πυρήνας Σωμάτιο α ονομάζεται ο πυρήνας Κατά τη διάσπαση α, ο ραδιενεργός (μητρικός) πυρήνας διασπάται εκπέμποντας ένα σωμάτιο α και μεταπίπτει σε έναν άλλο πυρήνα (θυγατρικό) π.χ. Κατά τη διάσπαση α, ο ραδιενεργός (μητρικός) πυρήνας διασπάται εκπέμποντας ένα σωμάτιο α και μεταπίπτει σε έναν άλλο πυρήνα (θυγατρικό) π.χ.

7 Ισχύουν οι αρχές διατήρησης φορτίου και συνολικού αριθμού νουκλεονίων Α, οπότε ο θυγατρικός πυρήνας έχει ατομικό αριθμό Ζ΄ και μαζικό αριθμό Α΄ που: Ισχύουν οι αρχές διατήρησης φορτίου και συνολικού αριθμού νουκλεονίων Α, οπότε ο θυγατρικός πυρήνας έχει ατομικό αριθμό Ζ΄ και μαζικό αριθμό Α΄ που: Ζ΄ = Ζ – 2 και Α΄ = Α – 4 όπου Ζ και Α ο ατομικός και μαζικός αριθμός αντίστοιχα του μητρικού πυρήνα. Γενικά: Γενικά:π.χ.

8 Κατά τη διάσπαση α η μάζα των προϊόντων είναι μικρότερη της μάζας των αντιδρώντων. Κατά τη διάσπαση α η μάζα των προϊόντων είναι μικρότερη της μάζας των αντιδρώντων. Η διαφορά των μαζών είναι ανάλογη της ενέργειας Ε που εκπέμπεται με μορφή κινητικής ενέργειας (κυρίως του σωμάτιου α) και ισούται με Η διαφορά των μαζών είναι ανάλογη της ενέργειας Ε που εκπέμπεται με μορφή κινητικής ενέργειας (κυρίως του σωμάτιου α) και ισούται με Ε = (Μ μ – Μ θ – Μ α ) c 2 όπου Μ μ, Μ θ και Μ α η μάζα του μητρικού, του θυγατρικού και του σωμάτιου α αντίστοιχα. Οι προηγούμενες σχέσεις ισχύουν σε όλες τις πυρηνικές αντιδράσεις. Οι προηγούμενες σχέσεις ισχύουν σε όλες τις πυρηνικές αντιδράσεις.

9 Διάσπαση β Σωμάτιο β ονομάζεται το ηλεκτρόνιο. Σωμάτιο β ονομάζεται το ηλεκτρόνιο. Κατά τη διάσπαση β, ο μητρικός πυρήνας διασπάται εκπέμποντας ένα σωμάτιο β (e  ) και μεταπίπτει σε έναν άλλο πυρήνα (θυγατρικό). π.χ. Κατά τη διάσπαση β, ο μητρικός πυρήνας διασπάται εκπέμποντας ένα σωμάτιο β (e  ) και μεταπίπτει σε έναν άλλο πυρήνα (θυγατρικό). π.χ. Το ηλεκτρόνιο συμβολίζεται: Το ηλεκτρόνιο συμβολίζεται: Το ηλεκτρόνιο δεν προϋπάρχει στον πυρήνα, αλλά δημιουργείται από τη διάσπαση ενός νετρονίου σε πρωτόνιο, ηλεκτρόνιο και αντινετρίνο Το ηλεκτρόνιο δεν προϋπάρχει στον πυρήνα, αλλά δημιουργείται από τη διάσπαση ενός νετρονίου σε πρωτόνιο, ηλεκτρόνιο και αντινετρίνο

10 Η ύπαρξη του νετρίνου προτάθηκε το 1930 από τον Pauli και επιβεβαιώθηκε πειραματικά το Η ύπαρξη του νετρίνου προτάθηκε το 1930 από τον Pauli και επιβεβαιώθηκε πειραματικά το Ισχύουν οι αρχές διατήρησης φορτίου και συνολικού αριθμού νουκλεονίων, οπότε ο θυγατρικός πυρήνας έχει ατομικό αριθμό Ζ΄ και μαζικό αριθμό Α΄ που Ισχύουν οι αρχές διατήρησης φορτίου και συνολικού αριθμού νουκλεονίων, οπότε ο θυγατρικός πυρήνας έχει ατομικό αριθμό Ζ΄ και μαζικό αριθμό Α΄ που Ζ΄ = Ζ + 1 και Α΄ = Α όπου Ζ και Α ο ατομικός και μαζικός αριθμός αντίστοιχα του μητρικού πυρήνα. Γενικά: Γενικά: Κατά τη διάσπαση β επίσης εκπέμπεται ενέργεια Ε με μορφή κινητικής ενέργειας. Κατά τη διάσπαση β επίσης εκπέμπεται ενέργεια Ε με μορφή κινητικής ενέργειας.

11 Διάσπαση γ Σωμάτια γ ή ακτίνες γ ονομάζονται φωτόνια με πολύ μεγάλες συχνότητες (μεγαλύτερες των ακτίνων Χ). Σωμάτια γ ή ακτίνες γ ονομάζονται φωτόνια με πολύ μεγάλες συχνότητες (μεγαλύτερες των ακτίνων Χ). Διάσπαση γ συμβαίνει όταν, μετά από διάσπαση α ή β, προκύπτει θυγατρικός πυρήνας που βρίσκεται συνήθως σε διεγερμένη ενεργειακή κατάσταση. Διάσπαση γ συμβαίνει όταν, μετά από διάσπαση α ή β, προκύπτει θυγατρικός πυρήνας που βρίσκεται συνήθως σε διεγερμένη ενεργειακή κατάσταση. Ο πυρήνας αυτός τότε μεταπίπτει σε χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση εκπέμποντας φωτόνια. π.χ. Κατά τη διάσπαση γ δεν αλλάζει ούτε ο ατομικός αριθμός Ζ, ούτε ο μαζικός αριθμός Α του πυρήνα.

12 Διάσπαση γ

13 Διεισδυτική ικανότητα των ακτίνων α, β και γ Τα σωμάτια α μόλις διαπερνούν ένα φύλλο χαρτιού. Τα σωμάτια α μόλις διαπερνούν ένα φύλλο χαρτιού. Τα σωμάτια β διαπερνούν ένα φύλλο αλουμινίου πάχους μερικών εκατοστών. Τα σωμάτια β διαπερνούν ένα φύλλο αλουμινίου πάχους μερικών εκατοστών. Τα φωτόνια των ακτίνων γ διαπερνούν αρκετά εκατοστά μολύβδου. Τα φωτόνια των ακτίνων γ διαπερνούν αρκετά εκατοστά μολύβδου.

14 Διαχωρισμός των ακτίνων α, β και γ Οι ακτίνες α, και β μπορούν να διαχωριστούν από μαγνητικό Οι ακτίνες α, και β μπορούν να διαχωριστούν από μαγνητικό ή ηλεκτρικό πεδίο. Οι ακτίνες γ δεν επηρεάζονται από το μαγνητικό ή το ηλεκτρικό πεδίο. Οι ακτίνες γ δεν επηρεάζονται από το μαγνητικό ή το ηλεκτρικό πεδίο. Γιατί; Γιατί;

15 Ρυθμοί διάσπασης – χρόνος ημιζωής Οι διασπάσεις των ραδιενεργών πυρήνων είναι στατιστικό φαινόμενο. Οι διασπάσεις των ραδιενεργών πυρήνων είναι στατιστικό φαινόμενο. Έστω ότι κάποια στιγμή υπάρχει ένα δείγμα Ν ραδιενεργών πυρήνων που είναι αδιάσπαστοι. Έστω ότι κάποια στιγμή υπάρχει ένα δείγμα Ν ραδιενεργών πυρήνων που είναι αδιάσπαστοι. Κατά τη διάρκεια του αμέσως επόμενου χρονικού διαστήματος Δt, θα έχουν διασπαστεί ΔΝ πυρήνες και θα είναι Κατά τη διάρκεια του αμέσως επόμενου χρονικού διαστήματος Δt, θα έχουν διασπαστεί ΔΝ πυρήνες και θα είναι ΔΝ = - λ Ν Δt(1) ή ΔΝ / Δt = - λ Ν(1α) όπου λ σταθερή που ονομάζεται σταθερή διάσπασης και είναι χαρακτηριστική του είδους του πυρήνα. Η σταθερή διάσπασης λ δεν επηρεάζεται από καμιά εξωτερική συνθήκη, όσο ισχυρή και να είναι (π.χ. θερμοκρασία, πίεση). Η σταθερή διάσπασης λ δεν επηρεάζεται από καμιά εξωτερική συνθήκη, όσο ισχυρή και να είναι (π.χ. θερμοκρασία, πίεση). Το αρνητικό πρόσημο δείχνει ότι ο αριθμός των πυρήνων μειώνεται. Το αρνητικό πρόσημο δείχνει ότι ο αριθμός των πυρήνων μειώνεται.

16 Το μέγεθος Το μέγεθος ονομάζεται ενεργότητα του δείγματος. Η ενεργότητα είναι ανάλογη της σταθερής διάσπασης λ και του αρχικού αριθμού των πυρήνων Ν που είναι αδιάσπαστοι. Η ενεργότητα είναι ανάλογη της σταθερής διάσπασης λ και του αρχικού αριθμού των πυρήνων Ν που είναι αδιάσπαστοι. Η μονάδα ενεργότητας στο S.I. ονομάζεται 1 Becquerel. Η μονάδα ενεργότητας στο S.I. ονομάζεται 1 Becquerel. 1 Bq = 1 διάσπαση/s = s Bq = 1 διάσπαση/s = s -1.

17 Η λύση της ΔΝ = - λ Ν Δt Η λύση της ΔΝ = - λ Ν Δtείναι: όπου: Ν ο αριθμός των πυρήνων που είναι αδιάσπαστοι τη στιγμή t και Ν 0 ο αριθμός των πυρήνων που είναι αδιάσπαστοι τη στιγμή t = 0.

18 Χρόνος ημιζωής Τ 1/2 : ο χρόνος μετά τον οποίο θα έχουν μείνει αδιάσπαστοι οι μισοί πυρήνες από όσους είχαμε αρχικά. Χρόνος ημιζωής Τ 1/2 : ο χρόνος μετά τον οποίο θα έχουν μείνει αδιάσπαστοι οι μισοί πυρήνες από όσους είχαμε αρχικά.

19 Παράδειγμα Αν ένα ραδιενεργό δείγμα έχει χρόνο ημιζωής 1 μέρα, πόσοι πυρήνες θα είναι αδιάσπαστοι στο τέλος της α. 2ης μέρας; β. 3ης μέρας; Απάντηση: α. ¼ των αρχικών. β. 1/8 των αρχικών.

20 Ποιος είναι ο χρόνος ημιζωής του Bi; Ποιος είναι ο χρόνος ημιζωής του Bi;

21 Σχέση χρόνου ημιζωής Τ 1/2 και σταθερής διάσπασης λ: Σχέση χρόνου ημιζωής Τ 1/2 και σταθερής διάσπασης λ:

22 Απόδειξη: Για t =Τ 1/2

23 Ερωτήσεις Οι ακτίνες Χ μοιάζουν περισσότερο με τις ακτίνες α, β ή γ; Οι ακτίνες Χ μοιάζουν περισσότερο με τις ακτίνες α, β ή γ; Ποιο είδος διάσπασης α, β ή γ προκαλεί τη μεγαλύτερη και ποιος τη μικρότερη μεταβολή του α. μαζικού αριθμού, β. ατομικού αριθμού; Ποιο είδος διάσπασης α, β ή γ προκαλεί τη μεγαλύτερη και ποιος τη μικρότερη μεταβολή του α. μαζικού αριθμού, β. ατομικού αριθμού;

24 Τι μάθαμε Οι πιο πολλοί πυρήνες είναι ασταθείς και μεταπίπτουν σε σταθερούς πυρήνες με διασπάσεις α, β και γ. Το φαινόμενο ονομάζεται ραδιενέργεια. Οι πιο πολλοί πυρήνες είναι ασταθείς και μεταπίπτουν σε σταθερούς πυρήνες με διασπάσεις α, β και γ. Το φαινόμενο ονομάζεται ραδιενέργεια. Μεταστοιχείωση: το φαινόμενο στο οποίο ένας πυρήνας μετατρέπεται σε έναν άλλον διαφορετικού στοιχείου. Μεταστοιχείωση: το φαινόμενο στο οποίο ένας πυρήνας μετατρέπεται σε έναν άλλον διαφορετικού στοιχείου. Σωμάτιο α ονομάζεται ο πυρήνας ηλίου, σωμάτιο β ονομάζεται το ηλεκτρόνιο και οι ακτίνες γ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Σωμάτιο α ονομάζεται ο πυρήνας ηλίου, σωμάτιο β ονομάζεται το ηλεκτρόνιο και οι ακτίνες γ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Σε κάθε πυρηνική αντίδραση ισχύουν οι αρχές διατήρησης φορτίου και συνολικού αριθμού νουκλεονίων, δηλ. Ζ ολ =ct και Α ολ =ct. Σε κάθε πυρηνική αντίδραση ισχύουν οι αρχές διατήρησης φορτίου και συνολικού αριθμού νουκλεονίων, δηλ. Ζ ολ =ct και Α ολ =ct.

25 Αν κάποια στιγμή υπάρχουν Ν ραδιενεργοί πυρήνες που είναι αδιάσπαστοι, κατά τη διάρκεια του αμέσως επόμενου χρονικού διαστήματος Δt, θα έχουν διασπαστεί ΔΝ πυρήνες: Αν κάποια στιγμή υπάρχουν Ν ραδιενεργοί πυρήνες που είναι αδιάσπαστοι, κατά τη διάρκεια του αμέσως επόμενου χρονικού διαστήματος Δt, θα έχουν διασπαστεί ΔΝ πυρήνες: ΔΝ = - λ Ν Δt όπου λ η σταθερή διάσπασης, χαρακτηριστική του είδους του πυρήνα. Το μέγεθος ΔΝ/Δt ονομάζεται ενεργότητα ενός δείγματος και η μονάδα της στο S.I. είναι 1 Bq = 1 διάσπαση/s = s -1. Το μέγεθος ΔΝ/Δt ονομάζεται ενεργότητα ενός δείγματος και η μονάδα της στο S.I. είναι 1 Bq = 1 διάσπαση/s = s -1.

26 Ο αριθμός των πυρήνων Ν που είναι αδιάσπαστοι τη στιγμή t δίνεται από τη σχέση: Ο αριθμός των πυρήνων Ν που είναι αδιάσπαστοι τη στιγμή t δίνεται από τη σχέση: Στην πυρηνική σχάση ένας βαρύς πυρήνας με απορρόφηση νετρονίων χωρίζεται σε δύο μεγάλα θραύσματα και ελευθερώνονται νέα νετρόνια. Στην πυρηνική σχάση ένας βαρύς πυρήνας με απορρόφηση νετρονίων χωρίζεται σε δύο μεγάλα θραύσματα και ελευθερώνονται νέα νετρόνια. Χρόνος ημιζωής Τ 1/2 είναι ο χρόνος μετά τον οποίο θα έχουν μείνει αδιάσπαστοι οι μισοί πυρήνες από όσους είχαμε αρχικά. Χρόνος ημιζωής Τ 1/2 είναι ο χρόνος μετά τον οποίο θα έχουν μείνει αδιάσπαστοι οι μισοί πυρήνες από όσους είχαμε αρχικά. Ισχύει: Τ 1/2 = ℓ n2 / λ. Ισχύει: Τ 1/2 = ℓ n2 / λ.

27 Μελέτη: σ Παραδείγματα: 3-5 ως και 3-9. Μελέτη: σ Παραδείγματα: 3-5 ως και 3-9. Ερωτήσεις: Ερωτήσεις: Προβλήματα: 3-6 Προβλήματα: 3-6 Για το σπίτι


Κατέβασμα ppt "Ραδιενέργεια. Προαπαιτούμενα 1. Πυρηνικές δυνάμεις 2. Ατομικός, μαζικός αριθμός 3. Ισοδυναμία μάζας-ενέργειας 4. Λογάριθμοι, εκθετικές συναρτήσεις."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google