Radioaktivni raspad
Pogledajte snimku pokusa u kojem je prikazano kako se izvode mjerenja radiaktivnog raspada torija koji se nalazi u plinskoj mrežici.
Pogledajte snimku pokusa.
Prikazano je kako se izvode mjerenja radiaktivnog raspada torija.
On se nalazi u plinskoj mrežici.
Radioaktivni raspad
Broj čestica utvrđuje se brojanjem zvučnih impulsa registriranih na zvučniku, nastalih uslijed prolaza alfa čestice kroz Geiger–Müllerov brojač cijevi.
Napomenimo, ovakva mrežica se danas više ne koristi. U prošlosti su korištene u svim plinskim lampama. Napravljene su od gaze koja se potopi u otopinu torij-nitrata. Kad plin gori, torij-nitrat prelazi u torij-oksid koji pritom gori i zrači bijelu svjetlost te pojačava svjetlosnu moć plamena.
Mrežici se približi Geiger–Müllerova cijev na takvu udaljenost (nekoliko centimetara), da se dobije nekoliko signala u 10 sekundi. Tada se počinje mjeriti. Svaki signal brojača predstavlja raspad pojedine atomske jezgre.
Mjerenja se očitavaju svakih 10 sekundi tijekom 20 minuta.
Na slici su prikazana mjerenja koja su očitavana tijekom 20 minuta, svakih 10 sekundi. Broj detekcija je označen sa n, vremenski interval sa Δt.
Broj čestica utvrđuje se brojanjem zvučnih impulsa registriranih na zvučniku, nastalih uslijed prolaza alfa čestice kroz Geiger–Müllerov brojač cijevi.
Napomenimo, ovakva mrežica se danas više ne koristi.
U prošlosti su korištene u svim plinskim lampama.
Napravljene su od gaze koja se potopi u otopinu torij-nitrata.
Kada plin gori, torij-nitrat prelazi u torij-oksid.
On pritom gori i zrači bijelu svjetlost.
Pojačava svjetlosnu moć plamena.
Mrežici se približi Geiger–Müllerova cijev na takvu udaljenost (nekoliko centimetara), da je dobiveno nekoliko signala u 10 sekundi.
Tada se počinje mjeriti.
Svaki signal brojača predstavlja raspad pojedine atomske jezgre.
Mjerenja se očitavaju svakih 10 sekundi tijekom 20 minuta.
Na slici su prikazana mjerenja koja su očitavana tijekom 20 minuta, svakih 10 sekundi.
Broj detekcija je označen sa n, vremenski interval sa Δt.
Može se činiti kao da je raspadanje potpuno nepravilno. Brojevi signala u pojedinim intervalima su različiti. Tek nakon statističke obrade moguće je uočiti pravilnost u raspadima.
Zadaci:
Može se činiti kao da je raspadanje potpuno nepravilno.
Brojevi signala u pojedinim intervalima su različiti.
Tek nakon statističke obrade moguće je uočiti pravilnosti u raspadima.
Zadatci:
- Na osnovu prethodnih rezultata mjerenja, očitajte potrebne podatke iz grafičkog prikaza mjerenja, napravite tablicu u programu MS Excell i napravite grafički prikaz broja intervala (k) u kojem se čulo n signala (broj detekcija) u intervalima po 10 sekundi.
- Na osnovu prethodnih rezultata mjerenja, očitajte potrebne podatke iz grafičkog prikaza mjerenja.
Napravite tablicu u programu MS Excell.
Napravite grafički prikaz broja intervala (k) u kojem se čulo n signala (broj detekcija) u intervalima po 10 sekundi.
- Grafički prikaz neka bude u obliku stupaca. Kakav je oblik vašeg grafičkog prikaza?
Ako spojite vrhove stupaca, kakvog je oblika dobivena krivulja?
Istražite o kakvoj se krivulji radi i što se njome prikazuje.
2. Rezultate mjerenja (graf na slici 1) prikažite tablično (prva tri stupca, prikazan je početak, završite tablicu).
- Grafički prikaz neka bude u obliku stupaca. Kakav je oblik vašeg grafičkog prikaza?
Ako spojite vrhove stupaca, kakvog je oblika dobivena krivulja?
Istražite o kakvoj se krivulji radi. Što se njome predočuje?
2. Rezultate mjerenja (graf na slici 1) prikažite tablično (prva dva stupca, prikazan je početak, završite tablicu).
U tablici je oznakom t označeno ukupno vrijeme očitavanja, Δt je interval vremena u kojemu su mjerenja očitavana, n je broj detektiranih čestica, <n> označava srednju vrijednost čestica detekiranih za određeno vrijeme t, N je ukupni broj čestica detektiranih u određenom vremenu t.
U tablici je:
- oznakom t - ukupno vrijeme očitavanja,
- Δt - interval vremena u kojemu su mjerenja očitavana,
- n - broj detektiranih čestica,
- <n> - srednja vrijednost čestica detekiranih za određeno vrijeme t,
- N - ukupni broj čestica detektiranih u određenom vremenu t.
3. Napravite grafčki prikaz ovisnosti srednjih vrijednosti broja signala <n > u ovisnosti o ukupnom broju signala N.
U 4. stupcu, 3. red, upišite srednju vrijednost broja signala dobiveno u 1. i 2. intervalu mjerenja (za prvih 20 sekundi mjerenja).
Zatim u 4. redu upišite srednju vrijednost broja signala dobiveno u 1., 2. i 3. intervalu (za prvih 30 sekundi mjerenja) i tako dalje, sve dok niste dobili srednju vrijednost broja signala u vremenu od 1200 sekundi.
U 5. stupcu upišite ukupni broj signala redom za 20 sekundi mjerenja, 30 sekundi mjerenja itd.
(Kao primjer, u tablici su rezultati za prvih nekoliko mjerenja).
3. Napravite grafčki prikaz ovisnosti srednjih vrijednosti broja signala <n > u ovisnosti o ukupnom broju signala N.
U 4. stupcu, 3. red, upišite srednju vrijednost broja signala dobiveno u 1. i 2. intervalu mjerenja (za prvih 20 sekundi mjerenja).
U 4. redu upišite srednju vrijednost broja signala dobiveno u 1., 2. i 3. intervalu (za prvih 30 sekundi mjerenja) i tako dalje, sve dok niste dobili srednju vrijednost broja signala u vremenu od 1200 sekundi.
U 5. stupcu upišite ukupni broj signala redom za 20 sekundi mjerenja, 30 sekundi mjerenja itd.
(Kao primjer, u tablici su rezultati za prvih nekoliko mjerenja).
- Analizirajte grafički prikaz.
- Bi li se točnost mjerenja povećala, ako bismo brojali signale kroz dva sata?
- Kako samo mali dio čestica, koje izlaze iz uzorka, pogode brojač, to je brzina brojanja, koju ste dobili, mnogo manja od brzine raspada uzorka. Kako biste izračunali srednji broj atoma koji se raspadnu u svakoj sekundi (brzinu raspada uzorka)?
- Analizirajte grafički prikaz.
- Bi li se točnost mjerenja povećala, ako bismo brojali signale kroz dva sata?
- Samo mali dio čestica, koje izlaze iz uzorka, pogode brojač.
- To je brzina brojanja, koju ste dobili, mnogo manja od brzine raspada uzorka.
- Kako biste izračunali srednji broj atoma koji se raspadnu u svakoj sekundi (brzinu raspada uzorka)?
Geiger-Müllerov brojač
Čestice alfa-zračenja, beta zračenja i fotoni gama zračenja izlijeću iz atomskih jezgri s velikom kinetičkom energijom. Zbog toga te čestice, prolazeći kroz tvar, električnim djelovanjem izbacuju elektrone iz elektronskih omotača atoma i molekula na koje nalijeću. Ako se oslobođeni elektroni i pozitivni ioni nastali prolaskom radioaktivnih čestica nađu u električnom polju, oni postaju nositelji električne struje. Ova struja može poslužiti za otkrivanje radioaktivnog zračenja. U tu svrhu može poslužiti metalna cijev napunjena plinom u kojoj djeluje jako električno polje.
Čestice alfa-zračenja, beta zračenja i fotoni gama zračenja izlijeću iz atomskih jezgri s velikom kinetičkom energijom.
Zbog toga te čestice, prolazeći kroz tvar, električnim djelovanjem izbacuju elektrone iz elektronskih omotača atoma i molekula na koje nalijeću.
Ako se oslobođeni elektroni i pozitivni ioni nastali prolaskom radioaktivnih čestica nađu u električnom polju, oni postaju nositelji električne struje.
Ova struja može poslužiti za otkrivanje radioaktivnog zračenja.
U tu svrhu može poslužiti metalna cijev napunjena plinom u kojoj djeluje jako električno polje.
Električno polje u cijevi nastaje tako da se metalni plašt cijevi negativno nabije, a metalna žica, koja prolazi sredinom cijevi i izolirana je od plašta, nabije pozitivno. Radioaktivno zračenje ulazi kroz prozorčić (propustan za radioaktivno zračenje) u metalnu cijev i ionizira atome plina u cijevi pa nastaju slobodni elektroni i pozitivni ioni. Uslijed djelovanja električnog polja unutar cijevi, slobodni elektroni i pozitivni ioni putuju prema elektrodama: elektroni prema anodi, a pozitivni ioni prema katodi. Pri tome se čestice ubrzavaju, a ako je električno polje između elektroda dostatno, novim će sudarima ionizirati druge atome plina na koje nalijeću. Tako nakon prolaska radioaktivnih čestica kroz cijev nastaje lavina iona i slobodnih elektrona pa između elektroda nastaje kratkotrajna električna struja, reda veličine do 100 μA. Pojava te struje u strujnom krugu pokazuje da je u uređaj ušlo radioaktivno zračenje.
Električno polje u cijevi nastaje tako da se:
- metalni plašt cijevi negativno nabije,
- metalna žica nabije pozitivno (metalna žica prolazi sredinom cijevi i izolirana je od plašta).
- Radioaktivno zračenje ulazi kroz prozorčić (propustan za radioaktivno zračenje) u metalnu cijev.
- Ionizira atome plina u cijevi pa nastaju slobodni elektroni i pozitivni ioni.
Uslijed djelovanja električnog polja unutar cijevi, slobodni elektroni i pozitivni ioni putuju prema elektrodama:
- elektroni prema anodi,
- pozitivni ioni prema katodi.
Pri tome se čestice ubrzavaju.
Ako je električno polje između elektroda dostatno, novim će sudarima ionizirati druge atome plina na koje nalijeću. Tako nakon prolaska radioaktivnih čestica kroz cijev nastaje lavina iona i slobodnih elektrona.
Između elektroda nastaje kratkotrajna električna struja, reda veličine do 100 μA.
Pojava te struje u strujnom krugu pokazuje da je u uređaj ušlo radioaktivno zračenje.
Detekcija ionizirajućeg zračenja
Detekcija ionizirajućeg zračenja pomoću mobitela
Nuklearna elektrana Krško
Republika Hrvatska je, zajedno sa Republikom Slovenijom, vlasnica nuklearne elektrane Krško.
Istraži na mrežnim stranicama:
- načelo rada nuklearne elekrane Krško
- koliki udio u opskrbi električnom energijom Republike Hrvatske čini nuklearna elektrana Krško
- na koji način je potrebno zbrinjavati otpad iz nuklearne elektrane.
Pripremi izlaganje i prezentaciju za druge učenike u razredu.
Republika Hrvatska je, zajedno sa Republikom Slovenijom, vlasnica nuklearne elektrane Krško.
Istraži na mrežnim stranicama:
- načelo rada nuklearne elekrane Krško
- koliki udio u opskrbi električnom energijom Republike Hrvatske čini nuklearna elektrana Krško
- na koji način je potrebno zbrinjavati otpad iz nuklearne elektrane.
Pripremi o tome izlaganje uz prezentaciju za druge učenike u razredu.