רדיואקטיביות - בעיות ופתרונות
1. בהתבסס על האיור למטה, הפעילות הרדיואקטיבית לאחר דעיכה במשך 13.86 שעות היא ...
ידוע:
זמן מחצית חיים (T1 /2 ) = 6.93 שעות
זמן-התמונה (t) = 13.86 שעות
מבוקש: פעילות רדיואקטיבית
פתרון:
A = פעילות רדיואקטיבית , λ = קבוע הדעיכה, Nt = מספר האטומים הרדיואקטיביים לאחר דעיכה במהלך פרק זמן מסוים , T1 /2 = זמן מחצית חיים
קבוע הדעיכה:
מספר האטומים הרדיואקטיביים לאחר דעיכה בפרק זמן מסוים:
פעילות רדיואקטיבית:
2. בהתבסס על האיור למטה, לאחר שהחומר הרדיואקטיבי מתפרק במשך 15 דקות, החומר הרדיואקטיבי שנותר...
פתרון:
N o = הכמות ההתחלתית של האטומים הרדיואקטיביים
Nt = הכמות הסופית של האטומים הרדיואקטיביים לאחר דעיכה במהלך פרק זמן מסוים (t )
t = צילום זמן
T1/2 = זמן מחצית חיים
חשב את זמן מחצית החיים:
ידוע:
N o = 8 גרם
Nt = 2 גרם
t = 6 דקות
מבוקש: זמן מחצית חיים (T1/2)
פתרון:
חשב את החומר הרדיואקטיבי שנותר:
ידוע:
הכמות ההתחלתית של האטומים הרדיואקטיביים ( No ) = 8 גרם
זמן-התמונה (t) = 15 דקות
זמן מחצית חיים (T1/2) = 3 דקות
מבוקש: החומר הרדיואקטיבי שנותר ( Nt )
פתרון:
1. שאלה: מהי רדיואקטיביות?
תשובה: רדיואקטיביות היא פליטה ספונטנית של חלקיקים או אנרגיה מגרעין אטום לא יציב.
2. שאלה: ציינו שלושה סוגים נפוצים של דעיכה רדיואקטיבית.
תשובה: שלושת הסוגים הנפוצים הם דעיכת אלפא (α), דעיכת בטא (β) וקרינת גמא (γ).
3. שאלה: מה נפלט במהלך דעיכת אלפא?
תשובה: במהלך דעיכת אלפא, נפלט חלקיק אלפא, המורכב מ-2 פרוטונים ו-2 נויטרונים (בעצם גרעין הליום-4).
4. שאלה: כיצד משתנה המספר האטומי של יסוד במהלך דעיכה בטא-מינוס (β⁻)?
תשובה: במהלך דעיכה בטא-מינוס, נויטרון הופך לפרוטון, ופולט אלקטרון בתהליך. זה מגדיל את מספר האטום באחד.
5. שאלה: מהי קרינת גמא?
תשובה: קרינת גמא היא פוטון בעל אנרגיה גבוהה הנפלט מאטום רדיואקטיבי. זוהי קרינה אלקטרומגנטית, בדומה לקרני רנטגן אך אנרגטית יותר.
6. שאלה: מדוע קרינת גמא נפלטת לעתים קרובות לאחר סוגים אחרים של דעיכה?
תשובה: קרינת גמא נפלטת לעיתים קרובות לאחר סוגים אחרים של דעיכה כדי לשחרר את האנרגיה העודפת מהגרעין המעורר, ולהחזירו למצב אנרגיה נמוך יותר.
7. שאלה: מה ההבדל בין זמן מחצית חיים לקבוע דעיכה?
תשובה: זמן מחצית החיים הוא הזמן שלוקח למחצית מהאטומים הרדיואקטיביים בדגימה להתפרק, בעוד שקבוע הדעיכה מייצג את ההסתברות ליחידת זמן שאטום בודד יתפרק.
8. שאלה: כיצד משתמשים ברדיואיזוטופים ברפואה?
תשובה: ניתן להשתמש באיזוטופים רדיואקטיביים ברפואה הן למטרות אבחון והן למטרות טיפוליות. לדוגמה, טכנציום-99m משמש בהדמיה, בעוד שיוד-131 משמש לטיפול בהפרעות בבלוטת התריס.
9. שאלה: מהו העיקרון העומד מאחורי תיארוך פחמן-14?
תשובה: תיארוך פחמן-14 מבוסס על מדידת היחס בין פחמן-14 (איזוטופ רדיואקטיבי) לפחמן-12 בחומרים אורגניים. מכיוון שפחמן-14 מתפרק עם הזמן, היחס יכול להצביע על גיל הדגימה.
10. שאלה: מה ההבדל בין ביקוע להיתוך מבחינת תגובות גרעיניות?
תשובה: ביקוע הוא פיצול של גרעין כבד לשניים או יותר גרעין קטן יותר, תוך שחרור אנרגיה. היתוך, לעומת זאת, כרוך באיחוד שני גרעינים קלים ליצירת גרעין כבד יותר, תוך שחרור אנרגיה גם כן.
11. שאלה: כיצד פועל מונה גייגר?
תשובה: מונה גייגר מזהה קרינה על ידי מדידת היינון המופק בשפופרת גייגר-מילר. כאשר הקרינה עוברת דרך השפופרת, היא מייננת גז שבתוכה, וגורמת לפריקה חשמלית מדידה.
12. שאלה: מה תפקידם של מוטות בקרה בכורים גרעיניים?
תשובה: מוטות בקרה סופגים נויטרונים, ובכך מווסתים את קצב תגובת הביקוע הגרעיני בכור. על ידי התאמת מיקום המוטות הללו, ניתן להאיץ, להאט או לעצור לחלוטין את התגובה.
13. שאלה: מדוע עופרת משמשת כחומר מגן מפני קרינה?
תשובה: עופרת היא חומר צפוף ויכולה לספוג ולעצור ביעילות סוגים שונים של פליטות רדיואקטיביות, במיוחד קרני גמא, ובכך להגן על אנשים וציוד מחשיפה לקרינה.
14. שאלה: כיצד קשור מושג אנרגיית הקישור לרדיואקטיביות?
תשובה: אנרגיית קישור היא האנרגיה הנדרשת לפירוק גרעין לפרוטונים ולנייטרונים המרכיבים אותו. במקרים מסוימים, אם סידור מחדש או פליטה של חלקיקים מורידים את אנרגיית הקישור הכוללת, הגרעין יעשה זאת, מה שיוביל לדעיכה רדיואקטיבית.
15. שאלה: מהי יחידת מידה נפוצה למדידת רדיואקטיביות?
תשובה: בקרל (Bq) היא יחידה נפוצה, המייצגת אירוע דעיכה אחד לשנייה.
16. שאלה: כיצד רדון קשור לרדיואקטיביות?
תשובה: ראדון הוא גז רדיואקטיבי טבעי, הנוצר כתוצר פירוק של אורניום. הוא יכול להצטבר בבניינים ומהווה סיכון בריאותי עקב הרדיואקטיביות שלו.
17. שאלה: מדוע פלוטוניום-239 משמעותי באנרגיה גרעינית?
תשובה: פלוטוניום-239 יכול לעבור ביקוע ומשמש הן כדלק בסוגים מסוימים של כורים גרעיניים והן בייצור נשק גרעיני.
18. שאלה: מהי הפעלת נויטרונים?
תשובה: הפעלת נויטרונים היא תהליך שבו איזוטופים יציבים הופכים לרדיואקטיביים לאחר לכידת נויטרונים. האיזוטופ החדש מתפרק לעיתים קרובות על ידי פליטת קרינת בטא או גמא.
19. שאלה: כיצד פועלים נותבי מעקב בחקר תהליכים ביולוגיים?
תשובה: נותבי רדיואקטיביים הם איזוטופים הפולטים קרינה וניתן לעקוב אחריהם כשהם נעים במערכות ביולוגיות. על ידי ניטור תנועתם, חוקרים יכולים לחקור תהליכים כגון מסלולים מטבוליים או זרימת דם.
20. שאלה: מדוע יסודות מסוימים רדיואקטיביים יותר מאחרים?
תשובה: יציבותו של גרעין אטומי תלויה באיזון הפרוטונים והנייטרונים. יסודות עם גרעינים הרחוקים מאיזון יציב של חלקיקים אלה נוטים להפוך לרדיואקטיביים יותר, ככל שהם עוברים דעיכה כדי להגיע למצב יציב יותר.
