Закономірності радіоактивних процесів

 

Природною радіоактивністю називається явище спонтанного (самодовільного) перетворення атомних ядер нестійких ізотопів одних хімічних елементів в ізотопи інших, що супроводжується викидом елементарних частинок і випромінюванням енергії. Явище відкрите у 1896 році Бекерелем, який винайшов, що уранова сіль випромінює невідомі промені, здатні проходити через папір, дерево, тонкі металеві пластинки, іонізують гази, спричиняють почорніння фотопластини, флуоресцентне світіння ряду твердих тіл і рідин. Це випромінювання було назване радіоактивним. Радіоактивними властивостями володіють також радій, полоній, актиній, торій.

Експериментально було встановлено, що радіоактивне випромінювання має неоднорідний характер і складається із декількох видів. У магнітному полі тонкий пучок радіоактивного випромінювання розщеплюється на три складових: слабо відхилюваний пучок позитивних a-променів - моноенергетичних ядер гелію; сильно відхилюваний пучок негативних b-променів - швидких електронів; невідхилюваний пучок g-променів - короткохвильового електромагнітного випромінювання із дуже малою довжиною хвилі та яскраво вираженими корпускулярними властивостями.

Розпад ядер є випадковою подією, тому зміна радіоактивності зі спливанням часу повинна підлягати статистичній закономірності. Кількість ядер радіоактивного ізотопу зменшується з часом за експоненціальним законом, який називають

законом радіоактивного розпаду: де N0 – початкова кількість радіоактивних ядер (у момент часу t=0), N – кількість ядер, які ще не розпались на момент часу t.

Коефіцієнт l характеризує вірогідність розпаду ядра атома у одиницю часу і називається сталою радіоактивного розпаду. Проміжок часу Т, за який в середньому кількість ядер, які не розпались, зменшиться удвічі, називають періодом піврозпаду. Якщо t=T, то за визначенням N=N₀/2, тобто:

звідки l×Т=ln(2), або Т=ln(2)/l=0,693/l. Період піврозпаду є сталою величиною для даного ізотопу, яка змінюється від 4,5 мільярдів років у урану до 3×10-7 секунди у полонію. Активніс-

тю радіоактивного ізотопу називають кількість ядер, які розпадаються за одиницю часу: А=|dN/dt|=l×N. Одиниця активності – 1 Бекерель (Бк) – активність нукліду, при якій за 1 с відбувається 1 акт розпаду. Частіше застосовується одиниця активності 1 Кюрі (Ки): 1 Ки=3,7×10¹⁰ Бк. Залежність активності ізотопу від часу та-

кож має експоненціальний характер: де А0 – активність ізотопу у початковий момент часу t=0. Величину t=1/l називають середнім часом життя радіоактивного

ізотопу. Значення величин l і t визначаються лише властивостями атомного ядра ізотопу і не залежать від зовнішніх умов.

Атомне ядро, що здійснює радіоактивний розпад, називається материнським (символ материнського ядра ). Атомне ядро, яке утворюється в результаті радіоактивного розпаду, називається дочірнім (символ дочірнього ядра ). При ядерних перетвореннях виконуються закони збереження зарядового і масового чисел:

1) Сума зарядових чисел утворених дочірніх ядер і частинок дорівнює зарядо-вому числу початкового материнського ядра.

2) Сума масових чисел утворених дочірніх ядер і частинок дорівнює масовому числу початкового материнського ядра.

Наслідком законів збереження зарядового і масового чисел є правила змі-щення, які дозволяють встановити, які ядра і частинки виникають в результаті розпаду даного материнського ядра. Розглянемо особливості кожного із видів радіоактивного розпаду ядер.

a-Розпад – це розпад важких атомних ядер (А>200, Z>82), який супроводжується випромінюванням a-частинок – ядер ізотопу гелію . Тільки невелика група ядер рідкоземельних елементів із масовими числами А=140¸160 є a-активными. Правило зміщення для a- розпаду має вигляд:Умова протікання a-розпаду: маса материнського ядра мусить бути більшою за суму мас дочірнього ядра і a-частинки, оскільки дочірнє ядро часто виникає у збудженому стані, і відбувається викид одного або декількох g-квантів. a-Частинки утворюються в момент радіоактивного розпаду при зустрічі рухомих усередині ядра двох протонів та двох нейтронів. Прикладами a-розпаду є такі ядерні перетворення:

b-Розпад – інший вид радіоактивного випромінювання, пов'язаного з перетворенням нуклонів у ядрі. Вивчення b-розпаду показало, що енергетичний спектр b-частинок, які вилітають із ядра, має суцільний характер (на відміну від a-частинок) аж до деякого максимального значення Е_max. b-випромінюваня відхиляється електричним і магнітним полями, воно сильно розсіюється речовиною. Його іонізуюча здатність значно менша, а проникна здатність набагато більша, ніж у a-частинок. Згідно сучасним уявленням, існує три різновиди b-розпаду: електронний, позитронний і К-захоплення. Експериментально було встановлено, що масове число ядра при b-розпаді не змінюється, тому не повинен змінюватись сумарний спін всіх нуклонів у ядрі. b-Частинка, що вилітає із ядра, має спін ±ħ/2 і мусить змінити спін ядра, проте цього не відбувається. Аналізуючи дослідні дані, В.Паулі припустив, що разом із b-частинкою, з ядра повинна вилітати ще одна частинка, яка не має заряду і маси спокою, проте має спін, рівний спіну електрона. При одночасному вильоті із ядра, спіни їх орієнтовані у протилежних напрямках, тому сумарний спін ядра при b-розпаді зберігається. Нейтральні частинки, що випромінюються при електронному і позитронному b-розпаді, не тотожні. Частинка, що випускається при позитронному розпаді, називається нейтрино (n), а при електронному – антинейтрино . Правило зміщення для електронного b^--розпаду має вигляд: (- символічне позначення електрона, - електронного антинейтрино). Згідно гіпотезі Фермі, який розробив теорію b-розпаду, в ядрі можливі взаємні перетворення нуклонів, в результаті яких з'являються електрони (хоча до складу ядра вони не входять) і антинейтрино. b^--розпад відбувається за схемою: . (Тут - символічне позначення нейтрона, а - протона). Оскільки маса нейтрона більша за масу протона, такі перетворення супроводжуються виділенням енергії. Часто b^--розпад супроводжується випуском g-випромінюваня, відповідного переходу дочірнього ядра зі збудженого енергетичного стану у основний. Правило зміщення для позитронного b⁺-розпаду має вигляд: (- символічне позначення позитрона – античастки електрона, - електронного нейтрино). Цей вигляд b-розпаду відбувається у тому випадку, якщо в ядрі один із протонів перетворюється на нейтрон. b⁺-Розпад відбувається за схемою: Оскільки маса спокою протона менша, ніж у нейтрона, то така реакція для вільного нейтрона спостерігатись не може. Проте, для протона у ядрі ця реакція виявляється енергетично можливою завдяки ядерній взаємодії частинок: енергія запозичується від сусідніх нуклонів.

У багатьох ядер важких елементів має місце процес третього типу b-розпаду, який називається електронним або К-захопленням. В цьому випадку збуджене материнське ядро захоплює електрон із внутрішньої К-оболонки атома. Правило зміщення для К-захоплення має вигляд: При цьому один із протонів ядра перетворюється на нейтрон і випускається нейтрино. Поява нейтрино випливає із закону збереження спіну. К-захоплення відбувається за схемою: Його характерною особливістю є характеристичне рентгенівське випромінювання, яке виникає при заповненні вакансій, утворених у внутрішніх електронних оболонках атома. Вся енергія розпаду виноситься нейтрино, на відміну від попередніх видів b^±-розпадів, де енергія розподілялась між обома типами випромінених частинок.

g-випромінювання ядер – найбільш короткохвильове електромагнітне випромінювання, що супроводжує a- та b-розпади, а також виникає при ядерних реакціях, при гальмуванні заряджених частинок у речовині, при їхньому розпаді. Воно не відхиляється електричним і магнітним полями, володіє відносно слабкою іонізуючою і дуже великою проникною здатністю. При проходженні через кристали, g-випромі-нювання здійснює дифракцію. Володіючи найменшою довжиною хвилі (l£10^-12 м), воно має яскраво виражені корпускулярні властивості. Спектр g-випромінювання є лінійчатим, що служить доказом дискретності енергетичних станів атомних ядер. Вільні нуклони, як і електрони, не можуть випромінювати g-кванти, оскільки це суперечило б законам збереження імпульсу та енергії. Усередині ж ядра це можливо, оскільки випущений (поглинений) g-квант може обмінятись імпульсом із нуклонами ядра. При g-випромінюванні масове число А і зарядове число Z не змінюються, тому воно не описується правилами зміщення. g-Випромінювання випускається не материнським, а дочірнім ядром. Повертаючись у основний стан, збуджене ядро може пройти через ряд проміжних станів. Тому g-випромінювання певного радіоактивного ізотопу може містити декілька груп g-квантів, відмінних своєю енергією.

 

Поняття про ядерні реакції

 

Ядерна реакція – це штучне перетворення атомних ядер при їхній взаємодії як одне із одним, так і з ядерними частинками, а також із g-квантами. При ядерних реакціях виконуються закони збереження: сумарного електричного заряду, кількості нуклонів, енергії, імпульсу, моменту імпульсу. Всі ядерні реакції характеризуються енергією, яка виділяється або поглинається при їхньому протіканні. Якщо реакція супроводжується виділенням енергії, її називають екзотермічною, а якщо поглинанням енергії– ендотермічною. Зміна енергії при ядерній реакції визнача-

ється так: де - - сума мас частинок до реакції, - сума мас частинок після реакції. Якщо реакція відбувається

при умові то вона екзотермічна (енергія виділяється). А якщо ж то вона ендотермічна (енергія поглинається). Для визначення енергетичного виходу ядерних реакцій, цю формулу зручно використовувати у виг-

ляді: У формулу, як і при визначенні енергії зв¢язку ядра, можна підставляти маси атомних ізотопів (у

а.о.м.), а не ядер, оскільки поправки на масу електронів оболонок входять із протилежними знаками і тому виключаються.

Ядерні реакції протікають за схемою: Х+а®Y+b, де X та Y - материнське і дочірнє ядра, а та b – бомбардуюча та випромінювана в ядерній реакції частинки. Згідно запропонованої Бором теорії, ядерні реакції протікають у два етапи. Перший етап – це захоплення ядром-мішенню А бомбардуючої частинки а, що наблизилась до нього на відстань дії ядерних сил, і утворення складеного ядра (компаунд-ядра) С*, яке знаходиться у збудженому стані. За час життя у цьому стані, нуклони складеного ядра багато разів стикаються і відбувається перерозподіл енергії між ними. При цьому один із нуклонів (або їхня комбінація) може одержати енергію, достатню для вильоту із ядра. В результаті і можливий другий етап – розпад компаунд-ядра на дочірнє ядро Y і частинку b – кінцеві продукти ядерної реакції: С*®Y+b. Схему протікання ядерних реакцій можна записувати у скороченому вигляді: X(а, b)Y. У дужках указуються частинки, що беруть участь в реакції: спочатку початкова (бомбардуюча – а), а потім кінцева (яка випускається - b). Однією із перших ядерних реакцій було з'єднання ядер азоту із ядрами гелію (a-частинками). Вона була здійснена у 1919 році Е.Резерфордом:

Ядерні реакції підтверджують можливість перетворення ядер одних хімічних елементів у ядра інших, і відкрили можливість отримання радіоактивних елементів штучним

шляхом. Передбачене Резерфордом у 1920 році наявність у ядрі нейтральних частинок (нейтронів) була експериментально підтверджена у 1932 році Боті і Бекке-

ром при обстрілі ядер берилію a-частинками: У 1934 році Фредерік і Ірен Жоліо-Кюрі винайшли, що при опромінюванні ядер ізотопу алюмінію потоком a-час-

тинок,вони перетворювались на ядра ізотопу фосфору із викидом нейтронів:

Штучно одержаний ізотоп фосфору, який в природі не зустрічається, виявився радіоактивним. Радіоактивність ізо-топів, одержана в результаті ядерних реакцій, називається

штучною радіоактивністю. Природній і штучній радіоактивності властиві загальні закономірності, тому принципових відмінностей між ними немає. Штучні радіоактивні ізотопи можуть бути одержані у всіх без виключення елементів, якщо атомні ядра стабільних елементів бомбардувати протонами, нейтронами, a-частинками або іншими. Більшість радіоактивних ізотопів виготовляють штучно на ядерних реакторах і прискорювачах заряджених частинок.

Для отримання внутрішньоядерної енергії можуть бути використані два типи екзотермічних ядерних реакцій. Перший з них – поділ важких ядер, продуктами якого є, в основному, два ядра-уламки, два-три нейтрони і енергія, яка виділяється. Розпад ядер-уламків веде до викиду ними b-частинок і g-квантів. Прикла-

дом поділу важкого ядра може служи- ти реакція:

Ядра-уламки (продукти поділу і ) можуть бути вельми різноманітні, зараз їх нараховується понад 200 видів. Поділ на уламки рівної маси менш вірогідний і спостерігається рідко. Найтиповішим прикладом реакції поділу є реакція:

При розподілі ядер урану виділяється величезна енергія. Так, 1 грам урану дає стільки ж енергії, скільки виділяється при спалюванні

2,5 тонн вугілля (~22 МВт×ч). Основна частина енергії виділяється у вигляді кінетичної енергії уламків поділу, а ~10% енергії припадає на випромінювання. Мінімальна енергія, необхідна для здійснення реакції поділу, називається енергією активації ядра. Окрім ядра повільні (теплові) нейтрони викликають поділ ядер

Поява необхідних для реакції поділу теплових нейтронів може бути обумовлена лише при одній умові – здійсненні ланцюгової реакції, в процесі якої потрібні частинки утворюються, як продукти цієї реакції. Саме так і відбувається поділ ізотопу урану-235: при кожному акті поділу вивільняються декілька нейтронів (кількість їх може бути різною). Якщо утворені нейтрони будуть здатні ділити ядра інших атомів урану, то процес розподілу супроводжується розмноженням нейтронів. Найважливішим параметром розвитку ядерних реакцій є коефіцієнт розмноження нейтронів k, рівний відношенню кількості нейтронів в даному поколінні N_i до їхньої кількості N_i-1 у попередньому поколінні k=Ni/N_i-₁. Коефіцієнт розмноження k залежить від природи речовини, яка ділиться, від його кількості, а також від розмірів і форми активної зони – простору, де відбувається ланцюгова реакція. Саме від значення цього коефіцієнта залежить весь хід ланцюгової ядерної реакції. Якщо k<1, кількість нейтронів із часом зменшується, а ланцюгова реакція називається затухаючою. Якщо k=1, то кількість нейтронів із часом не змінюється, ланцюгова реакція протікає зі сталою інтенсивністю і називається такою, що самопідтримується. Така керована ядерна реакція здійснюється у ядерних реакторах. Якщо k>1, кількість нейтронів із часом безперервно росте, при цьому ланцюгова реакція розвивається лавиноподібно. Якщо виділення енергії відбувається у вигляді вибуху, реакція називається некерованою (відбувається при вибуху атомної бомби).

Окрім реакцій поділу важких ядер, іншим типом ядерних реакцій, при яких звільняється ядерна енергія, є реакції синтезу (з'єднання) легких ядер. Виділення великої кількості енергії відбувається тому, що у легких ядер питома енергія зв'язку менша, ніж у проміжних ядер, і різко збільшується при переході від ядер дейтерію і тритію до ядер гелію і літію . Прикладами реакцій синтезу (і відповідна енергія виходу) є такі:

(Q=4,0 МеВ). (Q=3,3 МеВ). (Q=17,6 МеВ). (Q=22,4 МеВ).

Оскільки синтезу ядер перешкоджає кулонів-ське відштовхування їхніх зарядів, то для зді-йснення реакцій синтезу ядра мусять володі-ти величезними кінетичними енергіями (тим більшими, чим більші заряди ядер, які єднаються). Великі швидкості відповідають високим температурам (~107 К і вищим), тому для протікання реакцій синтезу необхідне розігрі-

вання речовини до надвисоких температур, що дало підставу назвати такі реакції термоядерними реакціями. Приведена вище реакція злиття ядер дейтерію і тритію лягла в основу створення водневої бомби. Запалом в ній служить атомна бомба, при вибуху якої виникає температура ~10⁷ К, достатня для протікання некерованої реакції синтезу. Цілком вірогідно, що такі реакції синтезу протікають в надрах зірок, у тому числі і нашого Сонця. В цілях управління реакцією синтезу ядер водню і створення керованих термоядерних реакторів, розробляються методи створення дуже високих температур у водневій плазмі, яка утворюється при протіканні імпульсного струму високої густини через газоподібний дейтерій. Головна трудність в отриманні керованої термоядерної реакції полягає у забезпеченні повної ізоляції плазми від стінок реактора. Проблемами отримання і утримання високотемпературної плазми у наш час зайняті фізики всіх найрозвиненіших країн світу. Для утримання плазми від зіткнення із стінками реактора, використовують метод магнітної теплоізоляції, при якому заряджені частинки плазми в сильному магнітному полі під дією сили Лоренца гвинтоподібно навиваються на силові лінії поля.

 

ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ З РОЗДІЛУ “ЯДЕРНА ФІЗИКА”

 

Будова ядра

 

241. Визначите кількість електронів N у ядрі атома ізотопу кисню

 

А) N=17. Б) N=8. В) N=23. Г) N=9. Д) N=13.

 

242. Визначите кількість протонів Z у ядрі атома ізотопу кисню

 

А) Z=17. Б) Z=13. В) Z=23. Г) Z=9. Д) Z=8.

 

243. Визначите кількість нейтронів N у ядрі атома ізотопу кисню

 

А) N=17. Б) N=8. В) N=23. Г) N=9. Д) N=13.

 

244. Визначите кількість електронів N у ядрі атома ізотопу неону .

 

А) N=21. Б) N=10. В) N=31. Г) N=11. Д) N=17.

 

245. Визначите кількість протонів Z у ядрі атома ізотопу неону .

 

А) Z=17. Б) Z=11. В) Z=21. Г) Z=10. Д) Z=31.

 

246. Визначите кількість нейтронів N у ядрі атома ізотопу неону .

 

А) N=10. Б) N=31. В) N=21. Г) N=17. Д) N=11.

 

247. Визначите кількість електронів N у ядрі атома ізотопу неону .

 

А) N=10. Б) N=16. В) N=22. Г) N=12. Д) N=32.

 

248. Визначите кількість протонів Z у атомі ізотопу неону .

 

А) Z=32. Б) Z=16. В) Z=10. Г) Z=22. Д) Z=12.

 

249. Визначите кількість нейтронів N у ядрі атома ізотопу неону .

 

А) N=16. Б) N=10. В) N=22. Г) N=32. Д) N=12.

 

250. Знайти кількість протонів Z, які входять до ядра ізотопу магнію

 

А) Z=26. Б) Z=12. В) Z=14. Г) Z=38. Д) Z=22.

 

251. Знайти кількість нейтронів N, які входять до ядра ізотопу магнію

 

А) N=22. Б) N=26. В) N=38. Г) N=14. Д) N=12.

 

252. Знайти кількість електронів N, які входять до ядра ізотопу магнію

 

А) N=12. Б) N=38. В) N=26. Г) N=22. Д) N=14.

 

253. Визначте кількість протонів Z у ядрі атома ізотопу .

 

А) Z=48. Б) Z=216. В) Z=84. Г) Z=108. Д) Z=132.

 

254. Визначте кількість нейтронів N у ядрі атома ізотопу .

 

А) N=84. Б) N=216. В) N=48. Г) N=108. Д) N=132.

 

255. Скільки протонів Z міститься у ядрі атома ?

 

А) Z=235. Б) Z=143. В) Z=378. Г) Z=92. Д) Z=184.

 

256. Скільки нейтронів N міститься у ядрі атома ?

 

А) N=92. Б) N=235. В) N=143. Г) N=184. Д) N=178.

 

257. Скільки електронів N міститься у ядрі атома ?

 

А) N=178. Б) N=92. В) N=235. Г) N=143. Д) N=184.

 

258. Чим відрізняється склад ядер ізотопів неону та ?

 

А) Кількістю нейтронів. Б) Кількістю електронів. В) Кількістю протонів.

Г) Зарядовим числом. Д) Немає вірної відповіді.

 

259. Визначите кількість протонів Z у ядрі ізотопу вуглецю

 

А) Z=14. Б) Z=12. В) Z=7. Г) Z=6. Д) Z=20.

 

260. Визначите кількість нейтронів N у ядрі ізотопу вуглецю

 

А) N=14. Б) N=12. В) N=6. Г) N=20. Д) N=8.

 

261. В Визначите кількість електронів N у ядрі ізотопу вуглецю

 

А) N=12. Б) N=20. В) N=14. Г) N=6. Д) N=8.

 

262. Атомом якого ізотопу є тритій ?

 

А) Літію. Б) Водню. В) Гелію. Г) Бору. Д) Берилію.

 

263. Визначте кількість електронів, протонів і нейтронів у атомі ізотопу кисню

 

А) 8, 17 і 9. Б) 9, 8 і 9. В) 8, 8 і 9. Г) 17, 8 і 9. Д) 8, 8 і 17.

 

264. Визначте кількість електронів, протонів і нейтронів у атомі ізотопу неону

 

А) 10, 10 і 22. Б) 10, 12 і 12. В) 22, 10 і 12. Г) 10, 10 і 12. Д) 12, 10 і 12.

 

265. Скільки електронів N міститься у електронній оболонці нейтрального атома, в атомному ядрі якого є 16 протонів та 15 нейтронів ?

 

А) N=15. Б) N=16. В) N=31. Г) N=1. Д) N=24.

 

266. Скільки електронів N міститься у електронній оболонці нейтрального атома, в атомному ядрі якого є 23 протони та 21 нейтрон ?

 

А) N=19. Б) N=2. В) N=44. Г) N=21. Д) N=23.

 

267. Скільки протонів Z міститься у атомному ядрі нейтрального атома, якщо ньому 19 нейтронів, а у електронній оболонці якого 22 електрони ?

 

А) Z=19. Б) Z=3. В) Z=22. Г) Z=26. Д) Z=41.

 

268. Скільки протонів Z міститься у атомному ядрі нейтрального атома, якщо ньому 28 нейтронів, а у електронній оболонці якого 32 електрони ?

 

А) Z=32. Б) N=28. В) Z=30. Г) Z=60. Д) Z=4.

 

269. Визначите, яка кількість електронів міститься у V=0,5 літрах молекулярного кисню О₂ при температурі t=100⁰C і тиску p=60 кПа ? (М=32×10^-3 кг/моль).

 

А) 2,32×10²¹. Б) 1,87×10²². В) 9,36×10²¹. Г) 8,64×10²⁰. Д) 1,18×10²¹.

 

270. Визначите, яка кількість протонів міститься у V=0,5 літрах молекулярного кисню О₂ при температурі t=100⁰C і тиску p=60 кПа ? (М=32×10^-3 кг/моль).

 

А) 6,29×10²³. Б) 3,52×10²¹. В) 8,94×10¹⁹. Г) 4,73×10²⁰. Д) 1,87×10²².

 

271. Визначите, яка кількість нейтронів міститься у V=0,5 літрах молекулярного кисню О₂ при температурі t=100⁰C і тиску p=60 кПа ? (М=32×10^-3 кг/моль).

 

А) 1,87×10²². Б) 5,39×10²⁰. В) 8,16×10²³. Г) 3,64×10¹⁹. Д) 9,07×10²¹.

 

Дефект маси і енергія зв¢язку ядра

 

272. Яка із приведених формул правильно визначає дефект маси ядра ?

 

А)Б)В)

Г) Д)

 

273. Яка із приведених формул правильно визначає енергію зв'язку ядра ?

 

А) Б) В) Г) Д)

 

274. Визначте дефект маси ядра атома дейтерію ₁²Н, маса якого становить 2,01355 а.о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 0,00478 а.о.м. Б) 0,00239 а.о.м. В) 0,00824 а.о.м. Г) 0,00617 а.о.м. Д) 0,00956 а.о.м.

 

275. Визначте дефект маси ядра атома тритію ₁³Н, маса якого становить 3,01550 а. о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 0,0076 а.о.м. Б) 0,0048 а.о.м. В) 0,0023 а.о.м. Г) 0,0067 а.о.м. Д) 0,0091 а.о.м.

 

276. Визначте дефект маси ядра атома гелію ₂⁴Н, маса якого становить 4,00151 а.о. м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 0,03037 а.о.м. Б) 0,09214 а.о.м. В) 0,02923 а.о.м. Г) 0,07381 а.о.м. Д) 0,05795 а.о.м.

 

277. Визначте дефект маси ядра атома урану , маса якого становить 238,00032 а.о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 1,2391 а.о.м. Б) 0,8942 а.о.м. В) 1,0396 а.о.м. Г) 1,9338 а.о.м. Д) 2,1477 а.о.м.

 

278. Визначте дефект маси ядра атома літію , маса якого становить 7,01823 а.о. м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 0,02916 а.о.м. Б) 0,08374 а.о.м. В) 0,03825 а.о.м. Г) 0,05619 а.о.м. Д) 0,07463 а.о.м.

 

279. Визначте дефект маси ядра атома гелію ₂³Н, маса якого становить 3,01699 а.о. м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 0,00484 а.о.м. Б) 0,00178 а.о.м. В) 0,00848а.о.м. Г) 0,00267а.о.м. Д) 0,00623 а.о.м.

 

280. Визначте дефект маси ядра атома кисню , маса якого становить 15,99491 а. о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 0,82374 а.о.м. Б) 0,13261 а.о.м. В) 0,46147 а.о.м. Г) 0,09868 а.о.м. Д) 0,25679 а.о.м.

 

281. Визначте дефект маси ядра атома неону , маса якого становить 19,9933 а. о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 0,3618 а.о.м. Б) 0,0857 а.о.м. В) 0,5812 а.о.м. Г) 0,1661 а.о.м. Д) 0,7934 а.о.м.

 

282. Визначте дефект маси ядра атома алюмінію , маса якого m_Al=26,9901 а.о. м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 0,6734 а.о.м. Б) 0,0987 а.о.м. В) 0,4826 а.о.м. Г) 0,8149 а.о.м. Д) 0,22578 а.о.м.

 

283. Визначте дефект маси ядра атома азоту , маса якого становить 14,00752 а.о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 0,76543 а.о.м. Б) 0,58192 а.о.м. В) 0,10406 а.о.м. Г) 0,97264 а.о.м. Д) 0,4589 а.о.м.

 

284. Визначте дефект маси ядра атома кальцію , маса якого m_Са=39,97542 а.о. м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 0,72413 а.о.м. Б) 0,34338 а.о.м. В) 0,56783 а.о.м. Г) 0,18976 а.о.м. Д) 0,09867 а.о.м.

 

285. Визначте енергію зв¢язку ядра атома дейтерію ₁²Н, маса якого m_Н=2,01355 а.о. м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 2,225 МеВ. Б) 4,318 МеВ. В) 8,257 МеВ. Г) 3,916 МеВ. Д) 6,542 МеВ.

 

286. Визначте енергію зв¢язку ядра атома тритію ₁³Н, маса якого становить 3,01550 а.о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 1,564 МеВ. Б) 4,318 МеВ. В) 2,928 МеВ. Г) 8,472 МеВ. Д) 6,236 МеВ.

 

287. Визначте питому енергію зв¢язку ядра атома гелію ₂⁴Не, маса якого m=4,00151 а.о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 5,3 МеВ/нукл. Б) 6,4 МеВ/нукл. В) 7,1 МеВ/нукл. Г) 8,7 МеВ/нукл. Д) 7,6 МеВ/нукл.

 

288. Визначте питому енергію зв¢язку ядра атома урану , маса якого 238,00032 а.о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 6,9 МеВ/нукл. Б) 8,7 МеВ/нукл. В) 4,8 МеВ/нукл. Г) 5,4 МеВ/нукл. Д) 7,6 МеВ/нукл.

 

289. Визначте енергію зв¢язку ядра атома літію , маса якого становить 7,01823 а.о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 17,8 МеВ. Б) 35,6 МеВ. В) 42,4 МеВ. Г) 21,7 МеВ. Д) 12,2 МеВ.

 

290. Визначте енергію зв¢язку ядра атома гелію ₂³Н, маса якого становить 3,01699 а.о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 7,6 МеВ. Б) 2,9 МеВ. В) 4,5 МеВ. Г) 5,8 МеВ. Д) 8,7 МеВ.

 

291. Визначте питому енергію зв¢язку ядра атома кисню , маса якого 15,99491 а.о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 7,7 МеВ/нукл. Б) 5,8 МеВ/нукл. В) 4,6 МеВ/нукл. Г) 8,4 МеВ/нукл. Д) 6,3 МеВ/нукл.

 

292. Визначте енергію зв¢язку ядра атома неону , маса якого становить 19,9933 а.о м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 92 МеВ. Б) 184 МеВ. В) 155 МеВ. Г) 121 МеВ. Д) 78 МеВ.

 

293. Визначте енергію зв¢язку ядра атома алюмінію , маса якого m_Аl= =26,99010 а.о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n= =1,00866 а.о.м.

 

А) 90 МеВ. Б) 150 МеВ. В) 120 МеВ. Г) 210 МеВ. Д) 180 МеВ.

 

294. Визначте енергію зв¢язку ядра атома азоту , маса якого становить 14,00752 а.о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n=1,00866 а.о.м.

 

А) 128 МеВ. Б) 97 МеВ. В) 142 МеВ. Г) 84 МеВ. Д) 112 МеВ.

 

295. Визначте енергію зв¢язку ядра атома кальцію , маса якого m_Са= =39,97542 а. о.м. Маса вільного протону m_p=1,00728 а.о.м., а нейтрону m_n= =1,00866 а.о.м.

 

А) 240 МеВ. Б) 360 МеВ. В) 280 МеВ. Г) 180 МеВ. Д) 320 МеВ.

 

Явище радіоактивного розпаду

 

296. Що таке a (альфа)-випромінювання ?

 

А) Потік електронів. Б) Потік ядер атомів водню. В) Потік протонів.

Г) Потік ядер атомів гелію. Д) Потік нейтронів.

 

297. Що таке g (гамма)-випромінювання ?

 

А) Потік електронів. Б) Потік ядер атомів гелію. В) Потік фотонів.

Г) Потік протонів. Д) Потік нейтронів.

 

298. Що таке b (бета)-випромінювання ?

 

А) Потік електронів. Б) Потік ядер атомів гелію. В) Потік протонів.

Г) Потік фотонів. Д) Потік нейтронів.

 

299. Який вигляд має закон радіоактивного розпаду ?

 

 

300. Яким співвідношенням період піврозпаду ізотопу Т_1/2 зв¢язаний зі сталою його радіоактивного розпаду l ?

 

 

301. Як змінюється активність А радіоактивного ізотопу зі спливанням часу ?

 

 

302. Яка частина початкової кількості атомів радіоактивного ізотопу розпадається за проміжок часу, рівний половині його періоду піврозпаду ізотопу t=Т_1/2/2 ?

 

А) 29 %. Б) 54 %. В) 18 %. Г) 46 %. Д) 71 %.

 

303. У скільки разів зменшиться кількість атомів одного із ізотопів радону за t=1,91 доби, якщо період піврозпаду Т_1/2 цього ізотопу становить 3,82 доби.

 

А) У 5,64 рази. Б) У 1,41 рази. В) У 2,82 рази. Г) У 3,73 рази. Д) У 8,16 рази.

 

304. У скільки разів зменшиться кількість атомів радіоактивного стронцію за 5 років, якщо період його піврозпаду Т_1/2 дорівнює 28 років ?

 

А) У 3,39 разів. Б) У 6,42 рази. В) У 1,13 разів. Г) У 4,54 рази. Д) У 2,26 разів.

 

305. Скільки відсотків радіоактивнних ядер кобальту ⁵⁹Со залишиться через місяць, якщо період його піврозпаду Т_1/2 становить 71 добу ?

 

А) 45 %. Б) 65 %. В) 85 %. Г) 35 %. Д) 75 %.

 

306. У скільки разів зменшиться кількість атомів радіоактивного кальцію за 96 діб, якщо період його піврозпаду Т_1/2 дорівнює 164 доби ?

 

А) У 2,25 разів. Б) У 2,0 рази. В) У 1,75 разів. Г) У 1,5 рази. Д) У 1,25 разів.

 

307. У скільки разів зменшиться кількість атомів радіоактивного полонію за 104 доби, якщо період його піврозпаду Т_1/2 дорівнює 138 діб ?

 

А) У 2,42 рази. Б) У 1,69 разів. В) У 1,94 рази. Г) У 1,18 разів. Д) У 2,23 рази.

 

308. Яка частина початкової кількості атомів DN розпадається за 10 діб у радіоактивному ізотопі йоду ? Період піврозпаду ізотопу Т_1/2=8 діб.

 

А) 42 %. Б) 66 %. В) 58 %. Г) 84 %. Д) 73 %.

 

309. Скільки атомів DN радіоактивного полонію розпадається із N₀=10⁶ атомів за одну добу, якщо період його піврозпаду Т_1/2 дорівнює 138 діб ?

 

А) DN=5010. Б) DN=3816. В) DN=7234. Г) DN=4672. Д) DN=6725.

 

310. Скільки атомів DN радіоактивного радону розпадається із N₀=10⁶ атомів за одну добу, якщо період його піврозпаду Т_1/2 дорівнює 3,82 доби ?

 

А) DN=3,18×10⁴. Б) DN=8,34×10⁵. В) DN=5,42×10⁴. Г) DN=1,66×10⁵. Д) DN=7,95×10³.

 

311. Період піврозпаду тритію Т_1/2 дорівнює 12,3 роки. Скільки ядер із одного мільйону атомів цього ізотопу розпадеться за проміжок часу t=24,6 роки ?

 

А) 2,1×10⁴. Б) 1,4 10⁵. В) 5,6 10⁴. Г) 9,8 10³. Д) 7,5 10⁵.

 

312. Період піврозпаду радіоактивного ізотопу радію Т_1/2=1600 років. Скільки ядер із одного мільярду атомів цього ізотопу розпадеться за проміжок часу t=3200 років ?

 

А) 2,1×10⁸. Б) 6,4 10⁷. В) 7,5 10⁸. Г) 1,8 10⁷. Д) 9,6 10⁶.

 

313. Період піврозпаду радіоактивного ізотопу калію Т_1/2=1,24 мільярди років. Скільки ядер у відсотках цього ізотопу розпадеться за проміжок часу 5 мільярдів років ?

 

А) 78 %. Б) 56 %. В) 67 %. Г) 94 %. Д) 83 %.

 

314. Знайти період піврозпаду Т_1/2 радіоактивної речовини (у годинах), якщо за 1 добу із N₀=10⁶ атомів розпадається DN=8,75×10⁵ атомів.

 

А) 12 годин. Б) 8 годин. В) 20 годин. Г) 4 години. Д) 16 годин.

 

315. Знайти період піврозпаду радіоактивної речовини (у хвилинах), якщо за 1 годину із N₀=10⁷ атомів розпадається DN=6,4×10⁶ атомів.

 

А) 41 хвил. Б) 24 хвил. В) 32 хвил. Г) 18 хвил. Д) 56 хвил.

 

316. Визначити період піврозпаду Т_1/2 радону, якщо за 1 добу із N₀=10⁶ атомів розпадається DN=1,75×10⁵ атомів.

 

А) 5,74 доби. Б) 7,19 доби. В) 9,43 доби. Г) 2,58 доби. Д) 3,82 доби.

 

317. Деякий радіоактивний ізотоп має сталу розпаду l=3,46×10^-2 діб^-1. Через який проміжок часу t розпадеться 75% від початкової його маси ?

 

А) 64 доби. Б) 16 діб. В) 40 діб. Г) 52 доби. Д) 28 діб.

 

318. Радіоактивний ізотоп ²⁴Na має період піврозпаду Т_1/2=14,8 годин. Визначите кількість атомів DN, яка розпадеться у m=1 мг даного ізотопу за t=10 годин. (N_A= =6,02×10²³ моль^-1, А=24×10^-3 кг/моль).

 

А) 6,2×10²¹. Б) 2,5×10¹⁹. В) 3,8×10²⁰. Г) 9,3×10¹⁸. Д) 1,6×10¹⁹.

 

319. Радіоактивний ізотоп ¹³¹І має період піврозпаду Т_1/2=8 діб. Визначите кількість атомів DN, яка залишиться у m=40 г даного ізотопу через t=80 діб. (N_A=6,02×10²³ моль^-1).

 

А) 6,5×10¹⁸. Б) 3,9×10²¹. В) 1,8×10²⁰. Г) 7,6×10¹⁹. Д) 5,7×10¹⁷.

 

320. Радіоактивний ізотоп ¹³¹І має період піврозпаду Т_1/2=8 діб. Визначите кількість атомів DN, яка розпадеться у m=0,5 мкг даного ізотопу за t=1 хвилину.

 

А) 7,9×10¹⁰. Б) 1,4×10¹¹. В) 5,8×10¹². Г) 6,3×10¹⁴. Д) 3,2×10¹³.

 

321. Радіоактивний ізотоп ¹³¹І має період піврозпаду Т_1/2=8 діб. Визначите кількість атомів DN, яка розпадеться у m=0,5 мкг даного ізотопу за t=7 діб.

 

А) 4,6×10¹⁶. Б) 7,4×10¹⁸. В) 9,2×10¹⁷. Г) 3,8×10¹⁴. Д) 1,0×10¹⁵.

 

322. У 1 м³ кімнатного повітря міститься N₀=2×10⁸ атомів радіоактивного ізотопу радону, період піврозпаду якого Т_1/2 дорівнює 3,82 доби. Скільки атомів із цієї кількості радону DN здійснять радіоактивний розпад за проміжок t=7,64 доби ?

 

А) 1,5×10⁸. Б) 4,2×10⁶. В) 2,4×10⁷. Г) 8,7×10⁶. Д)9,8×10⁷.

 

323. Визначте кількість розпадів N у 1 грамі ізотопу радію ²²⁶Ra за 1 секунду, період піврозпаду якого Т_1/2 становить 1600 років (»5,05×10¹⁰ с).