9 клас. Підготовка до тематичної роботи «Фізика атома та атомного ядра. Фізичні основи атомної енергетики»
Відповіді
до завдання для самоперевірки до розділу ІV ст.180
1.У ядрі атома
Берилію 4 протони і 5 нейтронів. Скільки електронів в атомі Берилію?
Оскільки нейтральний атом в цілому не заряджений, а заряд протона та
електрона однаковий за величиною і протилежний за знаком, то кількість протонів
дорівнює кількості електронів . Отже, в атомі Берилію 4 електрони.
2. У ядрі
хімічного елемента 33 протони та 43 нейтрони. Який це елемент?
Найголовніша властивість кожного хімічного елемента – це заряд його ядра
(зарядове число Z, яке відповідає кількості протонів у ядрі та його порядковому
номеру в таблиці Менделеєва ). Під номером 33 в таблиці Менделеєва Арсен As.
3. На підставі
дослідів із альфа-частинками Е.Резерфорд:
запропонував ядерну модель будови атома.
4.При
альфа-розпаді ядра атома деякого елемента утворюється ядро атома елемента, який
у Періодичній системі розташований від вихідного елемента:
Оскільки під час альфа-розпаду відбувається зменшення кількості протонів на
2, то і порядковий номер стає меншим на 2, а елемент пересувається на 2клітинки
ліворуч.
5. Заряд ядра
деякого хімічного елемента становить 3,2·10-19Кл. Який це елемент?
Найголовніша властивість кожного хімічного елемента – це заряд його ядра,
який відповідає кількості протонів у ядрі. Заряд одного протона-елементарний
заряд 1,6·10-19Кл. q=n·e; n= q/
e; n=3,2·10-19Кл/1,6·10-19Кл=2.
За таблицею Менделеєва під номером 2 –Гелій.
6. Пучок
радіоактивного випромінювання розділяється, проходячи між зарядженими
пластинами. Яким є знак заряду кожної пластини?
альфа-частинки – це ядра гелію, тобто позитивно заряджені частинки, вони
притягуються до негативно зарядженої пластинки, а бета-частинки – це електрони,
вони негативно заряджені, тому притягуються до позитивно зарядженої пластинки.
7. Визначити
активність радіоактивного зразка, якщо щогодини в ньому розпадається 7,2 1010
ядер. Активність зразка вважайте незмінною.
Активність – це кількість розпадів, що відбувається за одну секунду.
Якщо за 3600 секунд (60 хв) розпадається 7,2 1010 ядер, то за 1
секунду в 3600 разів менше: 7,2 1010
/3600=0,002·1010=2·107Бк.
8. Термоядерна
реакція синтезу відбувається за умови:
високої температури, оскільки для того, щоб ядра могли об’єднатися у більш
масивні, вони мають наблизитися на відстань, порівняну з розмірами ядра, тому
що ядерні сили діють на таких малих відстанях. Протистоятимуть цьому сили
електростатичного відштовхування між однойменно зарядженими ядрами. Для
подолання цих сил кінетична енергія ядер, а отже і швидкість має бути великою. Таке можливо при високій
температурі речовини.
9.Установіть
відповідність між кількістю складників нукліда та власне нуклідом:
Д. Ітербій 70 протонів, а також електронів. 1.
Г.Лантан 57 протонів 2.
Б.Галій 70 нуклонів 4.
В. Рутеній 101-44=57 – нейтронів 3.
10. Яка з
наведених ядерних реакцій є реакцією бета-розпаду?
В переліку є реакції радіоактивного розпаду і ядерні реакції. Перші
відбуваються самочинно, а другі під дією елементарних частинок або інших ядер.
Крім того, під час бета-розпаду масове число не змінюється, а зарядове
збільшується на одиницю.
Отже: в)
11.Радон-222
послідовно зазнав двох альфа-розпадів і двох бета-розпадів. Ядро якого елемента
є продуктом цих розпадів?
1) Масове число змінюється лише під час альфа-розпаду, тому в нового ядра
масове число А=222-2·4=214
2) Зарядове число при альфа-розпаді зменшується на 2 одиниці, а при
бета-розпаді збільшується на одну одиницю, тому в нового ядра зарядове число Z=86-2·2+2=84
3) За таблицею таким елементом є Полоній.
12.У зразку
міститься 1,6·1010 ядер ізотопу Бісмуту,
період піврозпаду якого 20 хвилин. Скільки ядер Бісмуту залишиться у зразку
через годину?
Оскільки період піврозпаду- це час, за який розпадається половина усіх
наявних радіоактивних ядер, то через n=60хв./20
хв.=3 таких проміжки часу залишиться N=N0/2n
N=N0/23= N0/8; N=1,6·1010/8=0,2·1010
Отже залишиться два мільярди ядер.
13.На даний
момент часу в радіоактивному зразку міститься 2·10-10 моль Радію. Скільки
ядер Радію розпадеться наступної секунди? Стала радіоактивного розпаду Радію
1,37·10-11с-1.
Кількість розпадів за секунду – це активність елемента. А=λN,
де N кількість атомів на даний час.
Знайдемо цю кількість використовуючи формулу кількості речовини:
ν= N/ NА, N= νNА, де NА – стала
Авогадро, яка означає кількість частинок в молі речовини 6,02·10231/моль.А=λνNА; А=1,37·10-11с-1·2·10-10
моль·6,02·10231/моль=1644
14. Середня доза
випромінювання, поглинута працівником, що обслуговує рентгенівську установку дорівнює 7 мкГр за 1
годину. Чи безпечно працювати з цією установкою протягом 200 днів на рік по 6
годин щоденно, якщо гранично допустима доза опромінення дорівнює 50 мГр на рік?
Відомо, що природній фон становить 2 мГр на рік.
За рік працівник від установки отримає дозу D=7·10-6·6·200Гр=84·10-4Гр
Додамо природній радіаційний фон: D=(8,4+2)
мГр на рік. D=10,4 мГр на рік, що менше за
гранично допустиме опромінення. Отже з установкою працювати безпечно.
15. Унаслідок
трьох α –і двох β-розпадів деякого материнського ядра
утворилося ядро Полонію-213. Визначте материнське ядро.
Застосуємо закони збереження зарядових чисел та масових чисел:
84+3·2-2·1=88
213+3·4=225
За таблицею Менделеєва – Радій
16. Визначте яку
масу Урану-235 витрачає за добу атомна електростанція потужністю 2 ГВт, якщо її
ККД становить 25%,а під час кожного поділу ядра Урану виділяється 3,2·10-11
Дж енергії.
Дано:
М=235·10-3кг/моль - молярна маса
Урану
Ркор=2·109Вт
NА=6,02·10231/моль
-число Авогадро
t=1доба=24·3600с
Е1=3,2·10-11
Дж
m=?
ή= Екор/Езаг
Екор=Ркор·t; Езаг= Е1·N; N= NА· m/ М; ή= Ркор·t/ Е1· NА· m/ М
ή= Ркор·t·М/ Е1· NА· m; m= Ркор·t М/ ή Е1· NА
Перевіримо
одиниці вимірювання: Вт·с·кг/моль: Дж·1/моль=
кг
Підставимо
числові значення:
m=2·109·24·3600·235·10-3/0,25·3,2·10-11·6,02·1023
m=8,46 кг
