egp-5.5· Fəsil 5: Optika və müasir fizika· ~14 dəq

Radioaktiv parçalanma və nüvə reaksiyaları

Yarımparçalanma qanunu, $\alpha$ - və $\beta$ -parçalanma, nüvə reaksiyalarında saxlanma qanunları və nüvə enerjisi

Radioaktivlik dayanıqsız atom nüvələrinin öz-özünə şüalanaraq başqa nüvələrə çevrilməsidir. $\alpha$ -parçalanmada nüvədən helium nüvəsi ( ${}_{2}^{4}\text{He}$ ) çıxır, ona görə kütlə ədədi 4, yük ədədi 2 azalır; $\beta^{-}$ -parçalanmada isə nüvədən elektron çıxır, kütlə ədədi dəyişmir, yük ədədi 1 vahid artır (Soddi yerdəyişmə qaydaları). Bütün nüvə reaksiyalarında yük ədədlərinin cəmi və kütlə ədədlərinin cəmi saxlanır. Parçalanmanın gedişi yarımparçalanma qanunu ilə təsvir olunur: müəyyən $T$ müddətində mövcud nüvələrin yarısı parçalanır, ona görə $t$ müddətindən sonra qalan nüvələrin sayı $N = N_0 \cdot (1/2)^{t/T}$ düsturu ilə tapılır. Nüvə reaksiyalarında ayrılan enerji kütlə defekti hesabına yaranır: $E = \Delta m \cdot c^2$ .

📌Nümunə

Məsələn: yarımparçalanma periodu $T = 2$ gün olan radioaktiv maddədən başlanğıcda $N_0 = 8 \cdot 10^{20}$ nüvə vardı; $t = 6$ gün (yəni 3 yarımparçalanma periodu) sonra qalan nüvələrin sayı $N = N_0 \cdot (1/2)^3 = 8 \cdot 10^{20}/8 = 1 \cdot 10^{20}$ olar.

Əsas terminlər

Radioaktivlik — Dayanıqsız atom nüvələrinin öz-özünə şüalanaraq başqa nüvələrə çevrilməsi hadisəsi.

\alpha

-parçalanma — Nüvədən helium nüvəsi (

{}_{2}^{4}\text{He}

) çıxır; kütlə ədədi 4, yük ədədi 2 azalır.

\beta^{-}

-parçalanma — Nüvədən elektron çıxır; yük ədədi 1 artır, kütlə ədədi dəyişmir.

Yarımparçalanma periodu (

T

) — Mövcud nüvələrin yarısının parçalandığı müddət; qanun

N = N_0 \cdot (1/2)^{t/T}

Kütlə defekti (

\Delta m

) — Nüvə reaksiyasında itən kütlə; ayrılan enerji onun hesabına yaranır:

E = \Delta m \cdot c^2

Soddi yerdəyişmə qaydaları — Parçalanmada elementin dövri sistemdə sürüşməsi:

\alpha

2 xana geri,

\beta^{-}

1 xana irəli.

Parçalanma növləri və ədədlərin dəyişməsi

Parçalanma	Çıxan hissəcik	Kütlə ədədi ( $A$ )	Yük ədədi ( $Z$ )
$\alpha$ -parçalanma	${}_{2}^{4}\text{He}$	4 azalır	2 azalır
$\beta^{-}$ -parçalanma	Elektron	Dəyişmir	1 artır
$\gamma$ -şüalanma	Foton ( $\gamma$ )	Dəyişmir	Dəyişmir

$\alpha$ nüvəni 2 xana geri, $\beta^{-}$ 1 xana irəli sürüşdürür; $\gamma$ tərkibi dəyişmir.

Əsas düsturlar

Kəmiyyət	Düstur	Vahid
Qalan nüvə sayı	$N = N_0 \cdot (1/2)^{t/T}$	ədəd
Period sayı	$n = t/T$	—
Reaksiya enerjisi	$E = \Delta m \cdot c^2$	C (coul)

Bütün reaksiyalarda yük və kütlə ədədlərinin cəmi saxlanır.

✎Yarımparçalanma: qalan nüvə sayı

1Verilənlər: $T = 2$ gün, $N_0 = 8 \cdot 10^{20}$ , $t = 6$ gün.
2Period sayı: $n = t/T = 6/2 = 3$ .
3Düstur: $N = N_0 \cdot (1/2)^3 = N_0/8$ .
4Nəticə: $N = 8 \cdot 10^{20}/8 = 1 \cdot 10^{20}$ nüvə.

✎Nüvə enerjisi:

E = \Delta m \cdot c^2

1Verilənlər: $\Delta m = 0{,}02 \cdot 10^{-27}$ kq, $c = 3 \cdot 10^8$ m/s.
2 $c^2$ hesablanır: $c^2 = (3 \cdot 10^8)^2 = 9 \cdot 10^{16}$ $\text{m}^2/\text{s}^2$ .
3Vurma: $E = 0{,}02 \cdot 10^{-27} \cdot 9 \cdot 10^{16} = 0{,}18 \cdot 10^{-11}$ C.
4Nəticə: $E = 1{,}8 \cdot 10^{-12}$ C.

🚫Tez-tez səhv

$A$ və $Z$ dəyişmələrini qarışdırma: $\alpha$ -parçalanmada kütlə ədədi ( $A$ ) 4, yük ədədi ( $Z$ ) isə 2 azalır.

⚠️Diqqət

Parçalanma üstlü qanunla gedir: əvvəlcə period sayını $n = t/T$ tap, sonra $(1/2)^n$ vur — $t/T$ -ni xətti kəsr kimi işlətmə.

⚠️Diqqət

$E = \Delta m \cdot c^2$ -də işıq sürəti kvadratdadır ( $c^2$ ); $c$ ilə vursan onluq tərtib səhv olar.

💡Qeyd

Reaksiyada naməlum nüvəni yük və kütlə ədədlərinin cəminin saxlanmasından tap (sol cəm = sağ cəm).

Qaydalar

1 $\alpha$ -parçalanma: kütlə ədədi 4, yük ədədi 2 azalır ( ${}_{2}^{4}\text{He}$ çıxır).
2 $\beta^{-}$ -parçalanma: yük ədədi 1 artır, kütlə ədədi dəyişmir (elektron çıxır).
3Nüvə reaksiyalarında yük və kütlə ədədlərinin cəmi saxlanır.
4Yarımparçalanma qanunu: $N = N_0 \cdot (1/2)^{t/T}$ .
5Nüvə reaksiyasının enerjisi: $E = \Delta m \cdot c^2$ (kütlə defekti hesabına).

Məşq

15 asan · 15 orta · 15 çətin

Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir

Asan Orta Çətin Qarışıq