Renata Szyndak Jądro - zestaw zadań

FIZYKA JĄDROWA – ZESTAW ZADAŃ
1 u = 931,5 MeV, 1 u = 1,6605655•10-27 kg, mp = 1,00727 u, mn = 1,00869 u, mα = 4,00388 u
1.
2.
3.
4.
25
24
Ile protonów i neutronów znajduje się w następujących jądrach : 106C , 116C , 126C , 12 Mg, 12 Mg, 232
92 U ?
Izotop pewnego pierwiastka zawiera 8 protonów i 9 neutronów. Jaki to pierwiastek?
4
Ile razy atom toru 232
90Th ma w jądrze więcej protonów, a ile razy więcej neutronów od atomu helu 2 He ?
Jądro atomu chloru składa się z 17 protonów i 18 neutronów. Ile wynosi ładunek jądra, jeżeli ładunek
elementarny ma wartość 1,6•10-19 C? Ile wynosi jego liczba masowa?
5. (matura)Chlor jest mieszaniną dwóch izotopów: chloru
35
17
Cl (75,53%) oraz chloru
35
37
17 Cl
(24,47%).
37
Masa mola atomów 17 Cl: μ1 = 34,97 g/mol natomiast masa mola atomów 17 Cl: μ2 = 36,97 g/mol.
Oblicz masę molową chloru.
6. (matura)Ile wynosi masa atomowa pierwiastka zawierającego 75% izotopu mającego w jądrze 63 nukleony
oraz 25% izotopu mającego 65 nukleonów.
27
1
7.
Ile razy promień jądra 13 Al jest większy od promienia jądra 1 H? (r0 = l,3•10-12 cm.)
Ile razy szybciej porusza się promieniowanie  od promieniowania , którego prędkość wynosi 200 km/s?
23 1
9.
Ile atomów znajduje się w 1 gramie uranu 235
/mol)
92 U ? (NA = 6,022045•10
10. (matura)Oblicz, korzystając ze wzoru Einsteina, jaka energia wyzwala się w czasie reakcji syntezy jąder:
deuteru o masie 3,3431•10-27 kg i protonu o masie 1,67251•10-27 kg w jądro helu 23 He
o masie 5,0058•10-27 kg. Wyraź tę energię w MeV.
11. Jaka jest energia wiązania jądra litu 63 Li , jeżeli masa atomowa litu wynosi 6,01697 u?
8.
4
3
12. Znaleźć energię wiązania jądra: a) atomu helu 2 He. (mHe = 4,0015 u)
b) 1 H. (mH = 3,013 u)
3
13. Znaleźć energię wiązania jądra 2 He. (mHe = 3,01699 u)
14. Znaleźć energię wiązania jądra atomu aluminium przypadającą na jeden nukleon
15. Jądro jakiego pierwiastka powstanie w wyniku emisji cząstki  przez jądro
16. W jądro azotu
14
7
27
13 Al.
(mAl = 26,9901 u)
232
90
Th ?
N uderza cząstka  wybija z niego proton i sama w nim pozostaje. Napisz równanie reakcji.
27
17. Bombardując izotop aluminium 13 Al cząstkami α, otrzymuje się izotop promieniotwórczy fosforu
który następnie rozpada się z wydzieleniem pozytonu. Napisać równania obu reakcji.
14
30
15 P,
14
18. Bombardując izotop azotu 7 N neutronami, otrzymuje się izotop węgla 6 C, który wykazuje
promieniotwórczość β-. Napisać równania obu reakcji.
206
238
19 . Szereg promieniotwórczy uranu rozpoczyna się od uranu 92 U, a kończy na ołowiu 82 Pb
Oblicz, ile musi w trakcie tego procesu zajść przemian α i rozpadów β-.
20. W wyniku bombardowania izotopu boru 105 B cząstkami  otrzymuje się izotop azotu 137 Na. Podaj zapis reakcji.
21. Wpisać brakujące oznaczenia w następujących reakcjach jądrowych spowodowanych fotonami:
27
26
27
63
62
181
a) 13 Al. (γ, x) 12 Mg b) 13 Al (γ, n) x c) 29 Cu (γ, x) 29 Cu d) x (γ, n) 74 W
22. Przy pochłanianiu neutronu przez jądro magnezu 24
12 Mg wytwarza się promieniotwórczy izotop sodu
Jakie cząstki są wypromieniowane przy tej reakcji jądrowej?
23. Za pomocą reaktora atomowego przeprowadzono reakcję: 11 H  01 n  ? Co otrzymano?
24. Jaki element oznaczony przez Y otrzymano w reakcji jądrowej
14
7
N n 
11
5
24
11
N.
B Y ?
8
25. Jaki izotop powstaje z izotopu 3 Li po jednej przemianie β- i jednej przemianie α?
26. Jaki izotop powstaje z promieniotwórczego izotopu antymonu
133
51 Sb
po czterech rozpadach β- ?
1
239
U
92
27. Jaki izotop powstaje z
28. Jaki izotop powstaje z
238
U
92
29. Jaki izotop powstaje z
232
Th
90
po dwóch przemianach β i jednej przemianie α?
po trzech rozpadach α i dwóch rozpadach β?
po czterech rozpadach α i dwóch rozpadach β?
Pb emituje cząstkę  (elektron) i w wyniku tego powstaje izotop bizmutu oraz energia E.
30. Izotop ołowiu
Zapisz tą reakcję
31. Uzupełnić brakujące oznaczenia w następujących reakcjach jądrowych:
214
82
a)
27
13 Al.(n,
α) x b)
19
F
9
(p, x)
55
25 Mn (x,
atomu 27
13
16
O
8
c)
n)
55
26 Fe
d)
27
13 Al
( α, p) x
e)
14
7N
(n, x)
14
C
6
Al pojawia się radioaktywny izotop sodu 24
32. Po wchłonięciu neutronu przez jądro
11 Na.
Jaka cząstka wyzwala się w tym procesie?
33. (matura)Znaleźć energię wydziel. się przy syntezie protonów i neutronów w 1 g helu. (mHe = 4,0026 u)
34. Jaką ilość energii można otrzymać z rozpadu 1 grama 235
92 U , jeżeli przy dzieleniu pojedynczego jądra
wydzieliła się energia E = 200 MeV?
9
2
35. Znaleźć energię wydzieloną w reakcji: 4 Be + 1 H =
2
9
10
5B
1
+ 0 n.
10
m 1 H =2,01474 u
m 4 Be =9,01505 u
m 5 B = 10,01612 u
36. (matura)Określić energię, jaka wydziela się w następujących reakcjach termojądrowych:
2
3
1
a) 1 H + 2 He = 1 p +
b)
6
3 Li +
2
21H=
2
1H=2
3
2 He +
4
2
4
2
He,
1
2
4
3
He, m 1 H =2,01474 u , m 2 He =3,01699 u, m 2 He = 4,00388 u
1
6
3
c) 3 Li + 1 p = 2 He +
2
4
2
He,
3
d)
m 1 H =2,01474 u , m 2 He =3,01699 u
0n
37. (matura)Obliczyć energię wydzielającą się w reakcjach jądrowych:
2
1
7
2
3
8
1
a) 2 1 H = 1 p + 1 H,
b) 3 Li + 1 H = 4 Be + 0 n
38. Obliczyć liczbę cząstek  emitowanych w czasie t = 1 rok przez m = 1 g izotopu uranu 238
92 U, dla którego
T1/2 = 4,5 roku.
39. Czas połowicznego rozpadu pewnego pierwiastka wynosi 12 dni. Oblicz, jaki procent jąder ulegnie rozpadowi
po 36 dniach.
40. Jaki procent promieniotwórczego fosforu 32
15 P o okresie połowicznego zaniku T1/2 = 14 dni pozostanie
po 70 dniach?
60
Co wysyła promieniowanie  - i . Okres połowicznego zaniku T1/2 = 5,26 lat
41. Kobalt promieniotwórczy 27
Jaka część masy m kobaltu Co pozostało po upływie 10 lat?
42. Jaka masa radu pozostanie z jednego grama radu po upływie 8000 lat? (T1/2 = 1600 lat)
226
43. Stałe rozpadu izotopów promieniotwórczych uranu 238
92 U i radu 88 Ra wynoszą odpowiednio
4,86•10-18 s-1 i 1,35•10-11 s-1 . Obliczyć okresy połowicznego zaniku tych pierwiastków.
44. Pewien preparat promieniotwórczy ma stałą rozpadu λ = 1,44•10-3 h-1. W ciągu jakiego czasu rozpadowi
ulega 75 % początkowej liczby atomów?
45. Wiedząc, że czas po którym połowa atomów radu ulega rozpadowi wynosi 1600 lat, oblicz, ile z 8 g radu
pozostanie po upływie 4800 lat?
10
46. Tor 239
90Th ma czas połowicznego rozpadu równy 1,34•l0 lat. Oblicz stałą rozpadu dla toru.
47. Okres połowicznego zaniku pierwiastka wynosi 5 dni, a jego masa początkowa 16 g. Jaka masa tego
pierwiastka rozpadnie się w ciągu 15-tu dni?
48. Ile plutonu 239
94 Pu o czasie połowicznego zaniku 24 400 lat rozpadnie się w ciągu czasu t = 1000 lat
z masy m = 10 g tego izotopu?
Opracowała Renata Szyndak
2