Матеріали для дистанційного навчання з фізики для 9 класу

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/ N_А, N= νN_А, де N_А – стала Авогадро, яка означає кількість частинок в молі речовини 6,02·10²³1/моль.А=λνN_А; 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

N_А=6,02·10²³1/моль -число Авогадро

t=1доба=24·3600с

Е₁=3,2·10^-11 Дж

ή= 0,25

m=?

ή= Е_кор/Е_заг

Е_кор=Ркор·t; Е_заг= Е₁·N; N= N_А· m/ М; ή= Ркор·t/ Е_1· N_А· m/ М

ή= Ркор·t·М/ Е_1· N_А· m; m= Ркор·t М/ ή Е_1· N_А

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