Kernefysik - Prøve Fy/1 2025 PDF

1 Prøve Fy/1 2025 Kernefysik ​ Navn: ___Loui_____________________________  2 Grundlæggende om atomkerner 1.​ Tegn et atom og forklar, hva...

1 Prøve Fy/1 2025 Kernefysik ​ Navn: ___Loui_____________________________  2 Grundlæggende om atomkerner 1.​ Tegn et atom og forklar, hvad N, Z og A er. N er antallet af neutroner i kernen. Z er atomnummeret, dvs. antallet af protoner i kernen. A er nukleontallet, dvs. summen af protoner og neutroner: A=Z+N 2.​ Forklar, hvad grundstoffer er. (Inddrag N, Z og A) Et grundstof er defineret ved sit atomnummer Z, som angiver antallet af protoner i kernen. Neutronantallet N kan variere uden at ændre grundstoffet, men ændrer isotopen. Nukleontallet A angiver den samlede masse af protoner og neutroner.  3 3.​ Forklar, hvad isotoper er. (Inddrag N, Z og A) Isotoper er varianter af et grundstof med samme antal protoner (Z), men forskelligt antal neutroner (N), hvilket ændrer A. 4.​ Hvad fortæller det om atomkernen, når der står 12𝐻 det betyder en hydrogen-isotop med A = 12, betyder det, at kernen har Z = 1 (proton) og N = 11 (neutroner).  4 Typer af radioaktive henfald 5.​ Hvad sker der i kernen i et β- -henfald (beta-minus-henfald)? En neutron omdannes til en proton, hvorved der udsendes en elektron (e−) og en antineutrino (νˉ). Atomnummeret Z stiger med 1, men A forbliver uændret. 6.​ Hvilken partikel sendes ud af kernen ved et β+ -henfald En positron (e+) udsendes, når en proton omdannes til en neutron. Samtidig udsendes en neutrino (ν), og Z falder med 1, mens A forbliver uændret. 7.​ Lav et lille udsnit af et kernekort, hvor du illustrerer, hvordan kernen ændrer placering i et α-henfald. 4 I et α\alfa-henfald udsender kernen en heliumkerne ( 2 He), hvilket reducerer Z med 2 og A med 4. 238 234 Eksempel: Uran-238 ( 92 𝑈) - Thorium-234 ( 90 𝑇𝐻).  5 8.​ Forklar, hvad der sker i kernen ved et ϒ-henfald, samt hvilken partikel, der udsendes. Ved et γ\gamma-henfald udsender kernen en foton (γ\gamma-stråling) for at komme i en lavere energitilstand. hvor Z og A forbliver uændrede.  6 Henfaldsloven 𝑡 9.​ Her er en formel: 𝑁 = 𝑁0 ( ) 1 2 𝑇1/2 , forklar symboler og enheder: N = Antal resterende kerner 𝑁0= Start Antal kerner t= Tid (s) T1/2​= Halveringstid (s) 10.​ Hvis vi starter med 1012 kerner, halveringstiden er 5 s, hvor mange kerner har vi så efter 15 s? (Husk ABC-regler) 15 − 5 N=10^12*2 −3 1 N=10^12*2 = 10^12* 8 = 1.25x10^11 Svar: 1.25×10^11 kerner. 11.​ Tegn en supergraf over sammenhængen mellem N og t i ovenstående eksempel. N0 og T1/2 skal kunne aflæses på grafen Ved t=5s: er N=5×10^11 Ved t=10s: er N=2.5×10^11 Ved t=15s: er N=1.25×10^11 7  8 Henfaldsloven 12.​Hvis vi starter med 1.000.000 kerner, henfaldskonstanten er 0,1 s-1 , hvor mange kerner har vi så efter 20 s? (Husk ABC-regler) −λ𝑡 henfaldsloven N=𝑁0𝐸 hvor 𝑁0=1.000.000(start antal kerner) −1 λ-lambda=0.1𝑠 (henfaldskonstanten) t=20 s −0,1⋅20 N=1.000.000⋅𝑒 −2 N=1.000.000⋅𝑒 −2 jeg beregner 𝑒 −2 ​ 𝑒 ≈0,1353 ​ N≈1.000.000⋅0,1353 ​ N≈135.300 konklusion: Efter 20 sekunder er der cirka 135.300 kerner tilbage. 13.​Beregn aktiviteten efter 30 s i ovenstående eksempel? −λ𝑡 henfaldsloven N=𝑁0𝐸 hvor 𝑁0=1.000.000(start antal kerner) −1 λ-lambda=0.1𝑠 (henfaldskonstanten) t=30 s −0,1⋅30 N=1.000.000⋅𝑒 −3 N=1.000.000⋅𝑒 −3 jeg beregner 𝑒 −3 ​ 𝑒 ≈0,0498 ​ N≈1.000.000⋅0,0498 ​ N≈49.800 Beregn aktiviteten A=0,1⋅49.800 A=4.980 henfald pr. sekund konklusion: Aktiviteten efter 30 sekunder er 4.980 Bq (henfald pr. sekund).  9 14.​En radioaktivt isotop har en henfaldskonstant på 5 s-1. Hvad er halveringstiden? 𝑙𝑛(2) T1/2= λ hvor: −1 ​ λ-lambda=5 𝑠 ​ ln(2)≈0,693 Indsætter værdierne: 0.693 T1/2= 5 T1/2≈0,1386 s konklusion: Halveringstiden er 0,14 sekunder (afrundet til 2 decimaler).