14. Fizyka jądrowa 10

Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
1
Pełne rozwiązania wszystkich zadań znajdują się w książce:
„Jak rozwiązywać zadania z fizyki”. Informacje o książce
możesz uzyskać przysyłając e-mail na adres:
[email protected]
14. Fizyka jądrowa 10
01. Oblicz ile rozpadów alfa i beta zachodzi przy zamianie promieniotwórczego izotopu
uranu o liczbie atomowej 92 i liczbie masowej 238, w stabilny izotop ołowiu o liczbie
atomowej 82 i liczbie masowej 206.
02. Z miliona jąder pewnego pierwiastka promieniotwórczego po 20 godzinach pozostało
31250 jąder. Oblicz czas połowicznego rozpadu tego pierwiastka.
03. Czas połowicznego rozpadu pewnego pierwiastka promieniotwórczego wynosi dwa
tygodnie. Oblicz jaki procent jąder ulegnie rozpadowi po upływie 42 dni.
04.T W próbce promieniotwórczego fosforu o czasie połowicznego rozpadu 14 dni znajduje
się milion atomów. Ile atomów fosforu zawierała ta próbka 6 tygodni wcześniej?
05. Oszacuj jaka jest gęstość materii jądrowej. Zakładamy, że w jądrze o liczbie masowej A
wszystkie nukleony są gęsto upakowane w przestrzeni ograniczonej promieniem jądra. Promień
jądra wodoru wynosi 1,2⋅10-13cm, a masa jednego nukleonu 1,008u. Oblicz jaką masę miałaby
sześcienna kostka o boku 1cm zbudowana z materii jądrowej.
06.T W elektrowni jądrowej energię otrzymuje się kosztem paliwa jądrowego, którym
najczęściej jest uran 235
Wiedząc, że jedno jądro uranu 235
podczas reakcji
92 U .
92 U daje
rozszczepienia energię około 200 MeV, oblicz ile kilogramów uranu zużywa w ciągu 30 dni
elektrownia o mocy 30 MW (megawatów).
07.T Oblicz ilość energii jaka wydzieliłaby się przy powstawaniu z protonów i neutronów 1g
helu. Masa jądra helu wynosi 4,00260u, masa protonu 1,007825u, masa neutronu 1,008665u.
08.T Oblicz energię powstałą z jednego kg wodoru, jeżeli w trakcie reakcji 4 jądra wodoru
łączą się w jądro helu, z emisją dwóch pozytonów o znikomo małej masie. Masa jądra wodoru
wynosi 1,00783u, masa jądra helu 4,00260u. Ile ton węgla trzeba by było spalić, aby uzyskać tę
samą ilość energii? Ciepło spalania węgla wynosi: c s = 2,3 ⋅ 10 7 J / kg
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
2
09.TT Słońce wypromieniowuje energię z szybkością P = 3,86⋅10²ºMJ/s (megadżuli na
sekundę). Energia słoneczna powstaje podczas syntezy wodoru w hel. Przyjmując, że w trakcie
tej reakcji 4 jądra wodoru łączą się w jądro helu oblicz, ile wodoru ubywa w każdej sekundzie.
Masa jądra wodoru wynosi 1,00783u, masa jądra helu 4,00260u. Oszacuj masę wodoru, która
uległa zamianie na hel w ciągu 4 miliardów lat istnienia Słońca i porównaj ją z obecną masą
Słońca (MSłońca = 1,983⋅10³ºkg).
10. Oblicz ilość energii, jaka wydzieli się podczas reakcji syntezy jądra deuteru z jądrem trytu,
w wyniku której powstaje jądro helu i neutron. Jaka jest ilość energii przypadającej na jeden
nukleon? Wynik podaj w MeV. Masa jądra deuteru md =2,014102u, trytu mt =3,016049u, helu
m He =4,002603u i masa neutronu mn =1,008665u.
Pełne rozwiązania wszystkich zadań znajdują się w książce:
„Jak rozwiązywać zadania z fizyki”. Informacje o książce
możesz uzyskać przysyłając e-mail na adres:
[email protected]
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl