ГДЗ Фізика 9 клас. Підручник [Бар’яхтар В.Г., Довгий С.О., Божинова Ф.Я.] 2017

1. За таблицею сталої радіоактивного розпаду визначаємо, що на даний момент часу активність Радону-220 є найбільшою.

Період піврозпаду: Т1/2 = 0.69/Л.

Йод-131 Т1/2 = 0.69/(9.98 * 10^-7) = 69.1 * 10^4 с.

Радон-220 Т1/2 = 0.69/(1,2 * 10^-2) = 57.5 с.

Уран-235 Т1/2 = 0.69/(3,14 * 10^-17) = 21.9 * 10^5 с.

Відповідь: Радон-220 має найбільшу активність, Уран-235 має найбільший період піврозпаду.

2. Дано:

N = 2 * 10^29

t = 1 год = 3600 c

Л = 9,98 * 10^7 1/с

N1 — ?

Розв’язання:

За формулою активності радіонуклідного джерела А = Л * N визначимо кількість ядер, що розпалися за 1 с.

А = 9,98 * 10^-7* 2 * 10^20 = 19,96 * 10^13.

Тоді за одну годину: N1 = А * t.

N1 = 19,96 * 10^13 * 3600 = 7,2 * 10^17.

Відповідь: N1 = 7,2 * 10^17.

3. Дано:

Т1/2 = 5700 років

t = 17100 років

Розв’язання:

За законом радіоактивного розпаду N = N3/2^(t/2), де N0 - початкова кількість атомів, N — кількість атомів через час t.

N0/N = 2^(T/2).

N0/N = 2^(17100/5700) = 2^8 = 8.

Відповідь: зменшилась у 8 разів.

4. Дано:

t = 1,2 с

N = 0.75 N0

T = ?

Розв’язання:

За законом радіоактивного розпаду N = N0/2^(T/t), тоді N0 - N = N0/2^(T/t).

N0 - 0.75 * N0 = N0/(2^(T/t)), 0.25 = 1/2^(T/t)

T1/2 = 1.2/2 = 0.6 с.

Відповідь: T1/2 = 0.6 с.

5. Дано:

v = 0,05 моль

Л = 1,2 * 10^-2 1/c

A — ?

Розв'язання:

Активність радіонуклідного зразка А = Л * N, де N —кількість атомів радіонукліда.

N = v * Na, де Na = 6,02 * 10^23.

Тоді А = Л * v * N.

А = 1,2 * 10^-2 * 0,05 * 6,02 * 10^23 = 3,6 * 10^20 Бк.

Відповідь: А = 3,6 * 10^20 Бк.

1. Від впливу радіації можна захиститися, побудувавши на шляху випромінювання перешкоду. Хоча а - частинки летять з величезною швидкістю, їх потік легко зупиняє навіть топка перешкода. Як показали експерименти, достатньо тонкого аркуша паперу (0,1 мм), щоб зупинити а - частинки.

2. Дано:

t1 = 1 с

D1 = 2 * 10^-9 Гр

t = 1 год = 3600 с

D2 — ?

Розв’язання:

Якщо p = D1/t1, то поглинута доза

D2 = P * t.

D = 2 * 10^9 * 3600 = 7,2 * 10^-6 Гр.

Відповідь: D = 7,2 * 10^-6 Гр.

3. Дано:

m = 1 г = 10^-3 кг

N = 10^8

W = 8,3 * 10^-13 Дж

H — ?

Розв'язання:

Еквівалентна доза опромінювання Н = К * D, де K = 20 (за таблицею).

Враховуючи, що D = W/m, маємо: H = (K * W * N)/m.

H = (20 * 8.3 * 10^-13)/10^-3 = 1.66 Зв.

Відповідь: H = 1.66 Зв.

4. Дано:

t = 1 год = 3600 с

P = 2 * 10^-9

K = 1

H - ?

Розв'язання: Еквівалентна доза йонізуючого випромінювання H = К * D, враховуючи,Р = D/t, тобто

D = Р * t, маємо: Н = К * P * t.

H = 1 * 2 * 10^9 * 3600 = 9 * 10^5 = 90 мкЗв.

Відповідь: H = 90 мкЗв.

1. Дано:

S1 = 1 м^2

t1 — 1 с

E1 = 650 Дж

t= 1 год = 3600 с

S2 = 100 м^2

Е - ?

m - ?

Розв'язання:

За 1 с на дах будівлі площею S2 потрапляє Е2 = 650 Дж * 100 = 65 кДж сонячної енергії. Тоді за одну годину на дах будівлі потрапляє Е = 65 кДж * 3600 = 234 МДж сонячної енергії.

Кількість теплоти, що виділяється при згорянні палива Q = q * m, де Q= Е (за умовою задачі), а q = 10 Мдж/кг.

Тоді маса сухих дров m = E/q.

m = 234/10 = 23.4 кг.

Відповідь: Е = 234 МДж, m = 23,4 кг.

2. Дано:

m = 1 г = 10^-3 кг

E1 = 3,2 * 10^-11 Дж

M = 235 * 10^-3 кг/моль.

Na = 6.02 * 10^23 1/моль.

Е — ?

Розв’язання:

Кількість енергії, яку можна отримати від ділення 1 г Урану: Е = Е1 * N, де N = (m * N)/M - кількість ядер Урану.

Тоді E = E1 * (m * N)M;

E = (3.2 * 10^-11 * 10^-3 * 6,02 * 10^23)/235 * 10^-3 = 82 * 10^9 Дж.

Відповідь: Е = 82 ГДж.

3. Дано:

Р = 80000 кВт =8 * 10^7 Вт

m = 500 г = 0,5 кг

t = 1 доба = 86400 с

Е1 = 3,2 * 10^-11 Дж

ккд — ?

Розв'язання: Формула коефіцієнта корисної дії: ККД = Eкор/Eпов * 100%, t де Eкор = Р * t, а Eпов = E1 * (m * Na)/M.

Тоді Eкор = 8 * 10^7 Вт * 86400 с = 6,91 * 10^12 Дж.

Eпов = (3.2 * 10^-11 * 6,02 * 10^23)/235 * 10^-3 40.99 * 10^12 Дж.

ККД = (6,91 * 10^12)/(40.99 * 10^12) * 100% = 17%

Відповідь: ККД = 17%.

1. Час, протягом якого розпадається половина наявної кількості ядер даного радіонукліда, називають періодом, піврозпаду T1/2. Період піврозпаду є характеристикою даного радіонукліда.

2. Фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості розпадів, що відбуваються в певному радіонуклідному зразку за одиницю часу, називається активністю радіонуклідного джерела.

3. Одиниця активності радіонуклідного джерела в СІ - бекерель (Бк).

4. Якщо зразок містить атоми лише одного радіоактивного елемента, то його активність можна визначити за формулою: А = Л * N, де Л — стала радіоактивного розпаду радіонукліда; N —кількість атомів радіонукліда в зразку на даний час.

5. Оскільки з плином часу в радіонуклідному зразку кількість ядер, що не розпалися, зменшується, то зменшується й активність зразка.

6. Існують два напрямки використання радіоактивних ізотопів:

1) Використання радіоактивних ізотопів як індикаторів.

2) Використання радіоактивних ізотопів як джерел у - випромінювання.

Штучно створені ізотопи використовують для діагностики та лікування захворювань, виявлення дефектів у металах, стерилізації одноразових медичних виробів та ін.

1. Потрапляючи в ту чи іншу речовину, радіоактивне випромінювання передає їй енергію. У результаті деякі атоми та молекули речовини йонізуються, змінюється їхня хімічна активність. Оскільки життєдіяльність організмів базується на хімічних реакціях, то радіоактивне випромінюваная чинить біологічну дію.

2. Відношення енергії W йонізуючого випромінювання, поглинутої речовиною, до маси m цієї речовини називають поглинутою дозою йонізуючого випромінювання: D = W/m. Одиниця поглинуто тої дози йонізуючого випромінювання в CI — грей.

3. Характеристикою біологічного впливу е еквівалентна доза йонізуючого випромінювання: Н - K * D, де К — коефіцієнт якості. Одиниця еквівалентної дози йонізуючого випромінювання в СІ — зіверт.

4. Ушкодження організмів, зумовлені впливом радіації, мають низку особливостей. По-перше, найбільш чутливими до радіації є ті клітини, що швидко діляться. Так, першим відчуває дію радіоактивного випромінювання кістковий мозок, унаслідок чого порушується процес кровотворення. По-друге, різні типи організмів мають різну чутливість до радіоактивного випромінювання. По-третє, наслідки впливу однакової поглинутої дози випромінювання залежать від віку організму. Існує, також, небезпека й внутрішнього опромінення, адже радіонукліди можуть потрапити в організм, наприклад, з їжею або водою. Підвищена небезпека внутрішнього опромінення зумовлена кількома причинами. По-перше, деякі радіонукліди здатні вибірково накопичуватися в окремих органах. По-друге, внутрішнє опромінення є тривалим: радіонуклід, який потрапив в організм, не відразу виводиться з нього, а зазнає низки радіоактивних перетворень усередині організму. При цьому виникає радіоактивне випромінювання, яке йонізує молекули й цим змінює їхню біохімічну активність.

5. Усі люди на Землі зазнають впливу радіації, адже в будь-якій місцевості завжди є певний радіаційний фон.

6. Випромінювання природних радіонуклідів і космічне випромінювання створюють природний радіаційний фон. Радіаційний фон Землі складається з кількох компонентів. Це космічне випромінювання; випромінювання природних радіонуклідів, які містяться у земній корі, повітрі та інших об’єктах зовнішнього середовища; випромінювання штучних радіоактивних ізотопів.

7. На поверхні Землі реєструється певний рівень радіації — радіаційний фон, який складається з космічного випромінювання, випромінювання природних радіонуклідів, випромінювання штучних радіоактивних ізотопів.

8. Для вимірювання доз йонізуючого випромінювання використовують дозиметри. Основною складовою будь-якого дозиметра є детектор — пристрій, що слугує для реєстрації йонізуючого випромінювання. У разі потрапляння йонізуючого випромінювання на детектор виникають електричні сигнали (імпульси струму або напруги), які зчитує вимірювальний пристрій. Дані про дозу йонізуючого випромінювання подаються на вихідний пристрій (виводяться на дисплей дозиметра); інформація про підвищення радіації може подаватися світінням, звуковим сигналом тощо.

1. Поглинення нейтрона ядром Урану може спричинити розпад ядра.

2. Поглинення нейтрона ядром Урану супроводжується звільненням нейтронів, які містяться в ядрі, а ті, в свою чергу, можуть спричинити поділ інших ядер Урану - відбуватиметься ланцюгова ядерна реакція, яка супроводжується виділенням величезної енергії.

3. Процес перетворення ядерної енергії на теплову здійснюється в ядерних реакторах - пристроях, призначених для здійснення керованої ланцюгової реакції поділу.

4. У ядерних реакторах ядерне паливо (уран або плутоній) розміщують усередині так званих тепловидільних елементів (ТВЕЛів). Продукти поділу нагрівають оболонки ТВЕЛів, і ті передають теплову енергію воді, яка в даному випадку є теплоносієм. Отримана теплова енергія перетворюється далі на електричну подібно до того, як це відбувається на звичайних теплових електростанціях.

5. Реакцію злиття легких ядер у більш важкі, яка відбувається за дуже високих температур (понад 10^8 К) і супроводжується виділенням енергії, називають термоядерним синтезом.

6. У надрах зір відбуваються термоядерні реакції синтезу.