Підручник Фізика 9 клас з поглибленим вивченням - Т М. Засєкіна - Оріон 2017 рік

Розділ 4 ФІЗИКА АТОМА ТА АТОМНОГО ЯДРА. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ АТОМНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ

§ 35. АКТИВНІСТЬ РАДІОАКТИВНОЇ РЕЧОВИНИ. ЗАКОН РАДІОАКТИВНОГО РОЗПАДУ

Ви дізнаєтесь

- Про характерні особливості радіонуклідів

Пригадайте

- Процес радіоактивних перетворень

Властивості радіоактивного розпаду. З’ясувавши, як саме відбувається процес радіоактивних перетворень, цікаво буде дізнатися про деякі його особливості. Наприклад, маємо деяку кількість радіоактивної речовини. Чи можна з’ясувати, ядро якого з атомів розпадеться першим, а якого — наступним або останнім? Виявилося, що дізнатися про це неможливо. Процес радіоактивного розпаду того чи іншого ядра є випадковою подією.

Проте встановлено, що кількість ядер атомів, які розпадаються, весь час змінюється. І ця зміна підпорядковується певній закономірності, яку можна зобразити графічно (мал. 201).

Якщо в початковий момент часу (t = 0) було N0 радіоактивних ядер, то за деякий час їхня кількість стане вдвічі меншою — . Ще через такий самий проміжок часу їх уже буде і т.д. Час, за який кількість радіонуклідів зменшується вдвічі, називають періодом піврозпаду радіоактивної речовини й позначають літерою Т.

Мал. 201. Закономірності радіоактивного розпаду: графік (а) і діаграма (б) залежності кількості ядер, що не розпалися, від часу

Період піврозпаду, Т — це фізична величина, що дорівнює часу, протягом якого розпадається половина наявної кількості радіонуклідів певної речовини.

Одиниця періоду піврозпаду в СІ — секунда (1 с).

Якщо в початковий момент часу (t = 0) було N0 радіоактивних ядер, то за період піврозпаду Т кількість їх стане вдвічі меншою N . Ще через такий самий час Т їх уже буде і т.д. Тобто за n періодів піврозпаду (n = ) радіоактивними залишаться лише N ядер. Цю закономірність Т називають законом радіоактивного розпаду.

Закон радіоактивного розпаду — це фізичний закон, що описує математичну залежність кількості радіоактивних атомів N, які не розпалися протягом деякого часу t після початку відліку, від початкової кількості атомів: N = N0 · = N0 · 2-.

Що менший період напіврозпаду, то меншим є час життя атомів і швидше відбувається розпад.

Закон розпаду атомів не є законом, що управляє розпадом одного атома. Наприклад, атом урану може спокійно пролежати в ґрунті або гірській породі мільярди років і раптом розпастись, а в той же час сусідні атоми урану залишатимуться в попередньому стані.

Передбачити, коли розпадеться даний атом, неможливо. Певний зміст мають лише твердження про середньостатистичну поведінку великої кількості атомів. Отже, закон радіоактивного розпаду визначає саме середньо-статистичну кількість атомів, що розпадуться за даний інтервал часу.

Активність радіонуклідів. Різні радіоактивні речовини мають різні періоди піврозпаду: одні з них розпадаються швидше, інші — повільніше.

З практичної точки зору важливою характеристикою процесу радіоактивного розпаду є швидкість, з якою розпадається та чи інша радіоактивна речовина, іншими словами, активність радіоактивного елемента.

Активність радіоактивного елемента, А — це фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості розпадів, що відбуваються в певній кількості радіоактивної речовини за одиницю часу.

У результаті фізичних досліджень і математичних обчислень встановлено, що активність радіоактивного елемента прямо пропорційна кількості радіонуклідів (N) й обернено пропорційна періоду їхнього піврозпаду (Т): А =

Величину називають сталою радіоактивного розпаду й позначають літерою . Отже, формулу для активності радіоактивного елемента можна записати ще й так: А = · N.

Активність вимірюється в розпадах за секунду. За одиницю активності в Міжнародній системі одиниць (СІ) прийнято один розпад за секунду. Ця одиниця названа беккерелем (Бк) на честь французького фізика Антуана Анрі Беккереля. 1 Бк — це активність радіоактивного елемента, у якому за одну секунду відбувається один розпад.

Оскільки швидкість розпаду радіоактивних ізотопів різна, то однакові за масою ядра радіоактивних ізотопів мають різну активність. Що більше ядер розпадається за одиницю часу, то більшою є активність даного радіоактивного ізотопу.

З плином часу кількість ядер, що не розпалися внаслідок радіоактивних перетворень, зменшується, а отже, зменшується й активність радіоактивного елемента.

ФОРМУЄМО КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити

1. Дайте визначення періоду піврозпаду.

2. Дайте визначення активності радіонукліда. У яких одиницях вона вимірюється?

3. Як пов’язані між собою півперіод піврозпаду, стала радіоактивного розпаду, активність радіоактивного розпаду?

4. Як із часом змінюється активність радіоактивного елемента?

5. Чому радіоактивні елементи з порівняно невеликим періодом піврозпаду (наприклад, радій) не зникли за час існування Землі, адже ядра їхніх атомів весь час перетворюються на інші ядра?

Вчимося розв'язувати задачі

Задача 1. Кількість атомів радіоактивного радону зменшилася у 8 разів за 11,4 доби. Визначте період піврозпаду радону.

Розв’язання:

N = N0 ·2- , = 2- = = =2-3.

= =3,8 доби.

Відповідь: Т = 3,8 доби.

Задача 2. Період піврозпаду Rn (радон) дорівнює 3,8 доби. Через який час маса радону зменшиться в 4 рази?

Розв’язання:

m = m0 · 2- ; = = 2- = 2-2; .

t = 2Т = 7,6 доби.

Відповідь: 7,6 доби.

Задача 3. Період піврозпаду , становить 1620 р. Визначте постійну радіоактивного розпаду.

Розв’язання:

= =1,35 ·10-11.

Відповідь: = 1,354 · 10-11с-1.

Я можу застосовувати знання й розв'язувати задачі




Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити