frj100 - Sonda New Horizons (10 pkt) MAJ 2011 / A2

Sonda New Horizons została wystrzelona w 2006 roku w celu zbadania między innymi Jowisza i Plutona. Do zasilania sondy w energię elektryczną użyto generatora radioizotopowego z \(11 \ kg\) preparatu promieniotwórczego zawierającego \(^{238}Pu\), którego okres połowicznego zaniku wynosi około 88 lat. Proces rozpadu promieniotwórczego \(^{238}Pu\) z emisją cząstek \( \alpha\) powoduje znaczny wzrost temperatury preparatu. Wydzielane ciepło jest zamieniane na energię elektryczną przez specjalne urządzenie.
a) (1 pkt)
Uzupełnij schemat reakcji rozpadu plutonu. \[^{238}_{94}Pu\rightarrow ^{.....}_{.....}U + .....\] b) (1 pkt)
Uzupełnij schemat przemian energii zachodzących w generatorze radioizotopowym, wpisując w prostokątach, we właściwej kolejności, literę odpowiadającą danemu rodzajowi energii.
frj100
Informacja do c), d)
Na początku wyprawy w 2006 roku generator dostarczał energię elektryczną o mocy \(240 \ W\). W miarę upływu lat moc dostarczana maleje: podczas przelotu koło Jowisza wynosiła \(234 \ W\), a szacuje się, że podczas przelotu koło Plutona (co ma nastąpić w roku 2015) moc spadnie do około \(200 \ W\).
c) (1 pkt)
Wyjaśnij, odwołując się do praw fizyki jądrowej, dlaczego moc generatora maleje z upływem czasu.
d) (2 pkt)
Energia oddawana w formie ciepła przez preparat tylko w części może być przekształcana w energię elektryczną. Podaj nazwę prawa fizycznego, z którego wynika to stwierdzenie. Zapisz, dokąd i w jakiej formie zostaje przekazana pozostała część energii oddanej przez preparat (która nie została przekształcona w energię elektryczną).
e) (3 pkt)
Sprawnością generatora nazywamy stosunek wytwarzanej energii elektrycznej do ciepła oddawanego przez preparat. Czy dla generatora sondy New Horizons z upływem lat sprawność rośnie, maleje, czy pozostaje stała? Podaj odpowiedź i uzasadnij ją na podstawie danych liczbowych wymienionych w informacjach na stronach 8 i 9 lub na podstawie praw fizyki.
f) (2 pkt)
Energia kinetyczna cząstki \(\alpha\) emitowanej podczas rozpadu plutonu \((^{238}Pu)\) wynosi \(5,5 \ MeV\), a prędkość cząstki, obliczona na podstawie wzoru \(E =\frac{1}{2} mv^{2}\), wynosi około \(16300 \ km/s\).
Wybierz i podkreśl w tabeli prawidłowe zakończenie poniższego zdania.

Prędkość cząstki \(\alpha\) emitowanej podczas rozpadu plutonu, obliczona z relatywistycznego wzoru na energię kinetyczną, w porównaniu z wynikiem obliczonym powyżej będzie
znacznie większaw przybliżeniu równaznacznie mniejsza

Uzasadnij dokonany wybór.
Film wkrótce dostępny

fpj230 - Izotop promieniotwórczy - STYCZEŃ 2010 / A1

Izotop aktynu \( ^{222}_{89} Ac\) ulega rozpadowi \(\alpha\).
a) Podaj liczbę protonów i neutronów w jądrze \( ^{222}_{89} Ac\).
Liczba protonów .......... .
Liczba neutronów .......... .
b) Dokończ zapis reakcji rozpadu jądra \( ^{222}_{89} Ac\) z uwzględnieniem liczb atomowych i masowych produktów rozpadu. Wykorzystaj poniższą tabelę do identyfikacji jądra, które powstało w wyniku emisji cząstki \(\alpha\) przez jądro aktynu. W równaniu użyj wybranego z tabeli symbolu.
\(_{85}At\)\(_{86} Rn\)\(_{87} Fr\)\(_{88} Ra\)\(_{89} Ac\)\(_{90} Th\)\(_{91} Pa\)

\[ ^{222}_{89} Ac \rightarrow ^4_2 \alpha + ....... \] c) Na podstawie wykresu zależności względnej liczby jąder aktynu \( ^{222}_{89} Ac\) od czasu podaj wartość czasu połowicznego rozpadu tego izotopu.
fpj230
Czas połowicznego rozpadu wynosi .......... .
Film wkrótce dostępny

fpj128 - Promieniotwórczość - MAJ 2004 / A1

a) Uzupełnij poniższy schemat reakcji rozpadów promieniotwórczych. \[^{218}_{...}Po \rightarrow ^{4}_{...}\alpha + ^{...}_{...}Pb \rightarrow ^{0}_{...}\beta + ^{...}_{...}Bi \rightarrow ^{...}_{...}... + ^{214}_{...}Po \rightarrow ^{4}_{...}\alpha + ^{...}_{...}...\] b) Ile wynosi okres połowicznego rozpadu \(^{218}Po\), jeśli po \(15\) minutach z \(64000\) jąder tego izotopu polonu zostało \(2000\)?
Dzięki Tobie jesteśmy w stanie nieustannie udoskonalać funkcjonalność naszej strony. Aby to jednak było możliwe musisz być zalogowany. Logowanie jest bezpłatne a wszystkie treści video są dostępne bez limitów.

fpj129 - Datowanie radiowęglowe - MARZEC 2008 / A1

Datowanie radiowęglowe to metoda wyznaczania wieku obiektów oparta na pomiarze proporcji między zawartościami izotopu promieniotwórczego węgla \(^{14}_{6}C\) , a izotopami stabilnymi \(^{12}_{6}C\) i \(^{13}_{6}C\). Jądra azotu \(^{14}_{7}N\) oraz węgla \(^{13}_{6}C\) zawarte w atmosferze, pod wpływem bombardowania neutronami (powstającymi w wyniku zderzeń promieni kosmicznych z innymi jądrami) ulegają przemianie w promieniotwórcze jądra węgla \(^{14}_{6}C\). Izotop ten przenika do żywych organizmów i jednocześnie opuszcza je w procesach życiowych.
Skutkiem tego jest utrzymywanie się w czasie życia organizmów stałego stosunku zawartości izotopu węgla \(^{14}_{6}C\) do zawartości izotopów węgla \(^{12}_{6}C\) i \(^{13}_{6}C\) równego około \(1/1012\).
Gdy organizm umiera przestaje wymieniać węgiel z otoczeniem, a jądra izotopu \(^{14}_{6}C\) zawarte w jego martwych szczątkach ulegają rozpadowi z czasem połowicznego zaniku około \(5700\) lat. Aby dowiedzieć się, kiedy dany organizm przestał żyć, należy wyznaczyć aktualny stosunek liczby jąder izotopu węgla \(^{14}_{6}C\) do całkowitej liczby wszystkich jąder węgla w badanych pozostałościach organizmu i porównać je ze stosunkiem występującym za życia organizmu. Uzyskany w ten sposób wynik jest dość dokładny. Opisana metoda nie pozwala na precyzyjne datowanie obiektów starszych niż \(50 000\) lat.
a) Zapisz dwa równania reakcji jądrowych, w których powstają jądra izotopu \(^{14}_{6}C\).
b) Zapisz równanie rozpadu jądra izotopu \(^{14}_{6}C\), którą wykorzystuje się w opisanej metodzie wiedząc, że w jej wyniku powstaje jądro azotu \(^{14}_{7}N\).
c) Wyjaśnij, dlaczego do datowania obiektów starszych niż \(50 \ 000\) lat nie stosuje się metody opisanej w treści zadania. Odpowiedź krótko uzasadnij.
Dzięki Tobie jesteśmy w stanie nieustannie udoskonalać funkcjonalność naszej strony. Aby to jednak było możliwe musisz być zalogowany. Logowanie jest bezpłatne a wszystkie treści video są dostępne bez limitów.

fpj131 - Czujnik dymu - MAJ 2010 / A1

Wiele izotopów promieniotwórczych znajduje zastosowanie w technice. Jednym z nich jest izotop ameryku \(^{241}Am\), który znalazł zastosowanie w czujnikach dymu. Produkuje się go, bombardując neutronami izotop plutonu \(^{239}Pu\).
Powstałe jądra ulegają samorzutnemu rozpadowi, w wyniku którego powstają jądra ameryku \(^{241}Am\). Te z kolei rozpadają się i powstają cząstki alfa oraz praktycznie trwałe jądra neptuna \(_{93}Np\) (\(T_{1/2} \approx 2 \cdot 10^{6}\) lat).
a) Korzystając z podanych informacji, uzupełnij poniższe równania reakcji. \[2 ^{1}_{0}n + ^{239}_{94}Pu \rightarrow ^{....}_{94}Pu \rightarrow ^{241}_{95}Am + .... + \tilde{\upsilon}_{e}\] \[^{241}_{95}Am \rightarrow .... + ^{....}_{93}Np\] b) Zapisz, jaka własność promieniowania alfa pozwala na bezpieczne użycie izotopu ameryku \(^{241}Am\) w czujnikach dymu montowanych w pomieszczeniach, w których przebywają ludzie.
Dzięki Tobie jesteśmy w stanie nieustannie udoskonalać funkcjonalność naszej strony. Aby to jednak było możliwe musisz być zalogowany. Logowanie jest bezpłatne a wszystkie treści video są dostępne bez limitów.

frj101 - Sonda Pioneer (9 pkt) STYCZEŃ 2006 / A2

Pod koniec kwietnia wielki radioteleskop w Madrycie wykrył słaby sygnał sztucznego pochodzenia z kierunku konstelacji Byka. To nie kosmici. Odezwała się sonda Pioneer 10, która z niewiadomych przyczyn milczała, od ośmiu miesięcy. [...] Sygnał miał moc słabszą niż miliardowa \((10^{-9})\) część bilionowej\((10^{-12})\) części wata. Leciał do Ziemi prawie 11 godzin. To dlatego, że Pioneer 10 zawędrował już bardzo daleko - jest dziś w odległości dwa razy większej od Słońca niż planeta Pluton, czyli ok. 11,2 mld km. [...] Teraz Pioneer 10 leci z prędkością 13 km/s w kierunku czerwonej gwiazdy Aldebaran w konstelacji Byka, która jest oddalona o 71 lat świetlnych i 155 razy jaśniejsza niż nasze Słońce. Sonda zmaga się tylko z upływem czasu. - Nasza gwarancja skończyła się już po 21 miesiącach, a dziś upływa 28. rok działania sondy - mówi szef misji Larry Lasher z NASA. Pioneer 10 jest zasilany przez radioaktywny pluton-238. Rozpad plutonu generuje ciepło, zamieniane potem na elektryczność. Pluton wprawdzie rozpada się dość wolno - połowa paliwa znika po 92 latach, ale szybciej ulegają degradacji elementy, które przekształcają ciepło w prąd elektryczny....
(na podstawie: Piotr Cieśliński, Wieści z daleka. Gazeta Wyborcza 4 maja 2001 r.)
a) (4 pkt)
Oszacuj czas (w latach) potrzebny na dotarcie sondy z Ziemi w pobliże orbity Plutona oraz czas podróży w pobliże gwiazdy Aldebaran. Odpowiedź uzasadnij obliczeniami. Przyjmij, że wartość prędkości sondy jest stała.
b) (1 pkt)
Poniższy diagram ma przedstawiać ciąg przemian energetycznych związanych z wysłaniem informacji przez sondę Pioneer 10. Uzupełnij diagram, wpisując w puste ramki rodzaj energii.
frj101
c) (4 pkt)
Stosowany do zasilania sondy Pioneer 10 izotop promieniotwórczy \(^{238}_{94}Pu\) rozpada się na \(^{234}_{92}U\). Z kolei uran rozpada się na \(^{230}_{90}Th\) (czas połowicznego rozpadu uranu około \(2,5\cdot10^{5}\) lat). Energie wydzielane w tych dwóch przemianach promieniotwórczych nie różnią się znacząco. Uran mógłby więc stanowić nowe źródło energii.
a) Jaka cząstka wyzwala się w czasie rozpadu plutonu, a jaka w czasie rozpadu uranu? Zapisz te reakcje. (1 pkt)
b) Oszacuj stosunek mocy wydzielanej przez próbki plutonu-238 i uranu-234, zawierające takie same liczby jąder. Czy powstający na pokładzie Pioneera 10 uran mógłby stanowić dla sondy nowe wydajne źródło energii? Odpowiedź uzasadnij. (3 pkt)
Film wkrótce dostępny

fpj123 - Materiał promieniotwórczy - OPERON 2008 / A1

OPRACOWANIE ZADANIA - Wydawnictwo Pedagogiczne OPERON
W pojemniku umieszczono próbkę pewnego materiału promieniotwórczego złożoną z \(10000\) jąder pierwiastka o czasie połowicznego zaniku równym \(2\) godziny. Po \(8\) godzinach pozostanie około:
A. \(625\) jąder
B. \(1250\) jąder
C. \(2000\) jąder
D. \(0\) jąder
Dzięki Tobie jesteśmy w stanie nieustannie udoskonalać funkcjonalność naszej strony. Aby to jednak było możliwe musisz być zalogowany. Logowanie jest bezpłatne a wszystkie treści video są dostępne bez limitów.

fpj124 - Czas połowicznego zaniku - MAJ 2007 / A1

Trzy czwarte początkowej liczby jąder pewnego izotopu promieniotwórczego ulega rozpadowi w czasie \(24\) godzin. Okres połowicznego rozpadu tego izotopu jest równy
A. \(2\) godziny.
B. \(4\) godziny.
C. \(8\) godzin.
D. \(12\) godzin.
Dzięki Tobie jesteśmy w stanie nieustannie udoskonalać funkcjonalność naszej strony. Aby to jednak było możliwe musisz być zalogowany. Logowanie jest bezpłatne a wszystkie treści video są dostępne bez limitów.

fpj125 - Izotop złota - MAJ 2009 / A1

Jądro izotopu złota \(^{198}_{79}Au\) ulega rozpadowi, w wyniku którego powstaje jądro rtęci (\(Hg\)) zawierające taką samą liczbę nukleonów, co jądro ulegające rozpadowi. Nowo powstałe jądro ma o jeden proton więcej od jądra izotopu \(^{198}_{79}Au\).
a) Zapisz równanie opisanej reakcji rozpadu.
b) Oblicz masę izotopu złota \(^{198}_{79}Au\) po \(8,1\) dniach, jeżeli początkowa masa tego izotopu zawarta w preparacie promieniotwórczym wynosiła \(10 \mu g\), a przeprowadzone pomiary wykazały, że po \(2,7\) dnia połowa jąder tego izotopu ulega rozpadowi.
Dzięki Tobie jesteśmy w stanie nieustannie udoskonalać funkcjonalność naszej strony. Aby to jednak było możliwe musisz być zalogowany. Logowanie jest bezpłatne a wszystkie treści video są dostępne bez limitów.

fpj127 - Czas połowicznego zaniku - OPERON 2008 / A1

OPRACOWANIE ZADANIA - Wydawnictwo Pedagogiczne OPERON
Liczba jąder promieniotwórczych pewnego pierwiastka zmniejszyła się \(128\) razy w ciągu \(140\) dni. Jaki jest czas połowicznego zaniku tego pierwiastka?
Dzięki Tobie jesteśmy w stanie nieustannie udoskonalać funkcjonalność naszej strony. Aby to jednak było możliwe musisz być zalogowany. Logowanie jest bezpłatne a wszystkie treści video są dostępne bez limitów.

fpj122 - Okres połowicznego rozpadu - LISTOPAD 2006 / A1

Pokazany obok wykres przedstawia zależność masy od czasu dla izotopu promieniotwórczego pewnego pierwiastka w próbce.
fpj122
Na jego podstawie można wywnioskować, że okres połowicznego rozpadu tego izotopu wynosi około
A. \(3\) godziny.
B. \(4\) godziny.
C. \(6\) godzin.
D. \(8\) godzin.
Dzięki Tobie jesteśmy w stanie nieustannie udoskonalać funkcjonalność naszej strony. Aby to jednak było możliwe musisz być zalogowany. Logowanie jest bezpłatne a wszystkie treści video są dostępne bez limitów.

fpj126 - Rozpad - GRUDZIEŃ 2005 / A1

Na wykresie przedstawiono zależność liczby jąder \(N\) pozostałych w próbce pewnego izotopu promieniotwórczego od czasu.
fpj126
a) Na podstawie wykresu odczytaj i podaj czas połowicznego rozpadu tego izotopu.
b) Oblicz liczbę jąder, która uległa rozpadowi do końca \(6\). godziny.
Dzięki Tobie jesteśmy w stanie nieustannie udoskonalać funkcjonalność naszej strony. Aby to jednak było możliwe musisz być zalogowany. Logowanie jest bezpłatne a wszystkie treści video są dostępne bez limitów.

fpj227 - Rozpad promieniotwórczy - MAJ 2011 / A1

Do badań tarczycy stosuje się jod z niewielką domieszką promieniotwórczego izotopu \(^{131}_{53}I\). Masa tego izotopu wprowadzonego do organizmu wynosi \(8\cdot 10^{-11} \ g\) (jest to całkowicie nieszkodliwe), a początkowa liczba rozpadów na sekundę jest równa \(3,7\cdot 10^{4}\). Po rozpadzie \(^{131}_{53}I\) powstaje ksenon \(^{131}_{54}Xe\), który również nie wywiera szkodliwego wpływu na organizm.
a) Zapisz równanie przemiany jądra jodu w jądro ksenonu.
b) Poniższy wykres przedstawia zależność liczby rozpadów w próbce od czasu. Wyznacz na jego podstawie okres połowicznego zaniku tego izotopu jodu.
fpj227
\(T_{1/2}=\) .................................
c) Początkowa masa promieniotwórczego izotopu jodu wynosi \(8\cdot10^{-11} \ g\). Korzystając z wykresu, wyznacz masę jodu po \(6\) dniach.
Film wkrótce dostępny

fpj130 - Węgiel C 14 - STYCZEŃ 2006 / A1

Okres połowicznego rozpadu izotopu węgla \(^{14}_{6}C\) wynosi około \(5700\) lat. W znalezionych szczątkach kopalnych stwierdzono ośmiokrotnie niższą zawartość \(^{14}_{6}C\) niż w atmosferze.
Naszkicuj wykres zależności liczby jąder promieniotwórczych zawartych w szczątkach w zależności od czasu. Rozpocznij od chwili, gdy szczątki powstały (tkanki obumarły) do chwili obecnej. Początkową liczbę jąder oznacz przez \(N_0\).
Zaznacz na wykresie czas połowicznego zaniku. Oszacuj wiek znalezionych szczątków.
fpj130
Dzięki Tobie jesteśmy w stanie nieustannie udoskonalać funkcjonalność naszej strony. Aby to jednak było możliwe musisz być zalogowany. Logowanie jest bezpłatne a wszystkie treści video są dostępne bez limitów.

Rejestracja

Podaj poprawny adres e-mail. Wyślemy Ci link aktywujący Twoje konto.

Wypełniając formularz i klikając przycisk Utwórz konto, akceptujesz nasz regulamin

×

Logowanie

Zaloguj się przez

lub przez swoje konto na Filomie

Nie pamiętasz hasła?

lub Utwórz konto
×

Szukaj

Nasza wyszukiwarka jest zbudowana tak aby maksymalnie ułatwić Ci odnalezienie interesujących Cię treści. Aby uzyskać jak najlepsze rezultaty zalecamy wpisywanie:

  • Treść zadania lub jego fragment
  • Listę słów kluczowych, które sprawiają Ci największy problem
  • Nazwę działu lub poddziału
×