Sprawdzian Z Fizyki Jądrowej Liceum

Sprawdzian z Fizyki Jądrowej w Liceum, czyli test z fizyki jądrowej w szkole średniej, sprawdza Twoją wiedzę na temat budowy atomu, promieniotwórczości i reakcji jądrowych. Zrozumienie tych zagadnień jest kluczowe, bo energia jądrowa wykorzystywana jest w energetyce, medycynie (np. radioterapia), a nawet w datowaniu archeologicznym.

Oto szybki przewodnik, jak poradzić sobie z typowymi zadaniami:

Rozpad Promieniotwórczy

Zasada: Jądra atomowe rozpadają się z określoną prawdopodobnością. Czas połowicznego rozpadu (T_1/2) to czas, po którym rozpada się połowa jąder danego izotopu.
Wzór: N(t) = N₀ * (1/2)^(t/T_1/2), gdzie:
- N(t) - liczba jąder po czasie t
- N₀ - początkowa liczba jąder
- t - czas
- T_1/2 - czas połowicznego rozpadu
Przykład: Mamy 1000 jąder izotopu o czasie połowicznego rozpadu 10 dni. Ile jąder pozostanie po 30 dniach?
- t = 30 dni, T_1/2 = 10 dni, N₀ = 1000
- N(30) = 1000 * (1/2)^(30/10) = 1000 * (1/2)³ = 1000 * (1/8) = 125
- Odpowiedź: Po 30 dniach pozostanie 125 jąder.

Reakcje Jądrowe

Zasada: Suma liczb atomowych (Z) i masowych (A) musi być zachowana po obu stronach równania reakcji.
Przykład: Uzupełnij reakcję: ²³⁵U + ¹n → ⁹⁰Sr + ? + 2 ¹n
- Lewa strona: A = 235 + 1 = 236, Z = 92 + 0 = 92
- Prawa strona: A = 90 + 21 = 92, Z = 38 + 20 = 38
- Brakuje jądra X o: A = 236 - 92 = 144, Z = 92 - 38 = 54
- Jądrem X jest ¹⁴⁴Xe (Ksenon).
- Uzupełniona reakcja: ²³⁵U + ¹n → ⁹⁰Sr + ¹⁴⁴Xe + 2 ¹n

Energia Wiązania

Zasada: Energia wiązania to energia potrzebna do rozdzielenia jądra na pojedyncze nukleony (protony i neutrony). Im większa energia wiązania na nukleon, tym trwalsze jądro.
Wzór: E = Δm * c², gdzie:
- E - energia wiązania
- Δm - defekt masy (różnica między sumą mas nukleonów a masą jądra)
- c - prędkość światła (≈ 3 * 10⁸ m/s)
Przykład: Oblicz defekt masy dla helu (⁴He), wiedząc, że masa protonu (m_p) = 1.00728 u, masa neutronu (m_n) = 1.00866 u, a masa helu (m_He) = 4.00260 u.
- Hel ma 2 protony i 2 neutrony.
- Suma mas nukleonów: 2 * 1.00728 u + 2 * 1.00866 u = 4.03188 u
- Defekt masy: Δm = 4.03188 u - 4.00260 u = 0.02928 u