ຕົວຢ່າງຄຳຖາມກ່ຽວກັບການສົນທະນາກ່ຽວກັບຟີຊິກນິວເຄຼຍ ແລະ ກຳມັນຕະພາບລັງສີ

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມກ່ຽວກັບການສົນທະນາກ່ຽວກັບຟີຊິກນິວເຄຼຍ ແລະ ກຳມັນຕະພາບລັງສີ

ຟີຊິກນິວເຄຼຍ ແລະ ກິດຈະກຳກຳມັນຕະພາບລັງສີ ແມ່ນສາຂາຂອງຟີຊິກທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການສຶກສາກ່ຽວກັບນິວເຄຼຍຂອງອະຕອມ ແລະ ປະກົດການສະຫຼາຍຕົວຂອງກຳມັນຕະພາບລັງສີທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນນິວເຄຼຍເຫຼົ່ານີ້. ການເປັນແມ່ບົດໃນແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍໃນຂົງເຂດຕ່າງໆ, ລວມທັງການແພດ, ພະລັງງານນິວເຄຼຍ, ແລະ ວິທະຍາສາດວັດສະດຸ. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະປຶກສາຫາລືບັນຫາຕົວຢ່າງຫຼາຍຢ່າງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຟີຊິກນິວເຄຼຍ ແລະ ກິດຈະກຳກຳມັນຕະພາບລັງສີ, ພ້ອມກັບຄຳອະທິບາຍຂອງມັນ, ເພື່ອຊ່ວຍໃຫ້ທ່ານເຂົ້າໃຈ.

ການແນະນຳພື້ນຖານກ່ຽວກັບຟີຊິກນິວເຄຼຍ ແລະ ກຳມັນຕະພາບລັງສີ
ກ່ອນທີ່ພວກເຮົາຈະເຂົ້າໄປໃນຄຳຖາມຕົວຢ່າງ, ມັນເປັນຄວາມຄິດທີ່ດີທີ່ຈະທົບທວນຄືນແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານບາງຢ່າງ:
- ນິວເຄຼຍສ໌ຂອງອະຕອມ: ປະກອບດ້ວຍໂປຣຕອນ ແລະ ນິວຕຣອນ. ໂປຣຕອນມີປະຈຸບວກ, ໃນຂະນະທີ່ນິວຕຣອນບໍ່ມີປະຈຸ.
- ກິດຈະກຳກຳມັນຕະພາບລັງສີ: ຂະບວນການເນົ່າເປື່ອຍຂອງນິວເຄຼຍທີ່ບໍ່ໝັ້ນຄົງໄປສູ່ນິວເຄຼຍທີ່ໝັ້ນຄົງກວ່າເກົ່າດ້ວຍການປ່ອຍອະນຸພາກ ຫຼື ລັງສີ.
- ປະເພດຂອງການເຊື່ອມໂຊມຂອງລັງສີ: ການເຊື່ອມໂຊມຂອງອັນຟາ (\(\alpha\)), ເບຕ້າ (\(\beta\)), ແລະ ແກມມາ (\(\gamma\)).
- ກົດເກນການເນົ່າເປື່ອຍຂອງກຳມັນຕະພາບລັງສີ: ອະທິບາຍວ່າຈຳນວນນິວເຄຼຍສ໌ກຳມັນຕະພາບລັງສີຫຼຸດລົງຕາມການເວລາແນວໃດ.

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 1: ມວນສານ ແລະ ພະລັງງານເສື່ອມສະພາບ

ຄຳຖາມ:
ນິວເຄຼຍສ໌ຢູເຣນຽມ-238 ຈະເສື່ອມສະພາບກາຍເປັນທໍຣຽມ-234 ໂດຍການປ່ອຍອະນຸພາກອັນຟາ. ຖ້າມວນສານຂອງຢູເຣນຽມ-238 ແມ່ນ 238.0508 u, ມວນສານຂອງທໍຣຽມ-234 ແມ່ນ 234.0436 u, ແລະມວນສານຂອງອະນຸພາກອັນຟາແມ່ນ 4.0026 u, ໃຫ້ຄິດໄລ່ພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາໃນການເສື່ອມສະພາບນີ້.

ເປບບາຮາຊານ:
ພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາໃນຂະບວນການເນົ່າເປື່ອຍສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງມວນສານ ແລະ ພະລັງງານທີ່ກຳນົດໃຫ້ໂດຍສົມຜົນຂອງໄອນ໌ສະໄຕນ໌ \(E=mc^2\).

1. ຄິດໄລ່ມວນສານທີ່ຫາຍໄປ:
\( \Delta m = (ມວນສານ_{U-238}) – (ມວນສານ_{Th-234} + ມວນສານ_{\alpha}) \)
\( = 238.0508 – (234.0436 + 4.0026) \)
\( = 238.0508 – 238.0462 \)
\( = 0.0046\, u\)

2. ປ່ຽນມວນສານທີ່ສູນເສຍໄປເປັນພະລັງງານໂດຍໃຊ້ \( c^2 \):
E = \Delta m x 931.5 MeV/u)
\( = 0.0046 \ຄູນ 931.5 \)
\( \ປະມານ 4.29\, MeV \)

ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາໃນການເນົ່າເປື່ອຍນີ້ແມ່ນປະມານ 4.29 MeV.

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 2: ເຄິ່ງຊີວິດ ແລະ ກິດຈະກຳ

ຄຳຖາມ:
ຕົວຢ່າງກຳມັນຕະພາບລັງສີໃນເບື້ອງຕົ້ນມີກິດຈະກຳ \( A_0 \) 1000 Bq. ຫຼັງຈາກ 10 ຊົ່ວໂມງ, ກິດຈະກຳຂອງມັນຫຼຸດລົງເຫຼືອ 125 Bq. ກຳນົດເຄິ່ງຊີວິດຂອງສານກຳມັນຕະພາບລັງສີ.

ເປບບາຮາຊານ:
ກິດຈະກຳ (A) ຂອງສານກຳມັນຕະພາບລັງສີແມ່ນສັດສ່ວນໂດຍກົງກັບຈຳນວນນິວເຄຼຍສ໌ກຳມັນຕະພາບລັງສີ (N). ກົດໝາຍຂອງການເນົ່າເປື່ອຍຂອງກຳມັນຕະພາບລັງສີລະບຸວ່າ:
\[ A(t) = A_0 e^{-\lambda t} \]

ບ່ອນທີ່ \( \lambda \) ແມ່ນຄ່າຄົງທີ່ຂອງການເສື່ອມສະພາບ:

1. ຄິດໄລ່ຄ່າຄົງທີ່ຂອງການເສື່ອມສະພາບ (\( \lambda \)):
\[ \frac{A(t)}{A_0} = e^{-\lambda t} \]
\[ \frac{125}{1000} = e^{-\lambda \ຄູນ 10} \]
\[ 0.125 = e^{-\lambda \ຄູນ 10} \]
\[ \ln(0.125) = -\lambda \ຄູນ 10 \]
\[ \lambda = -\frac{\ln(0.125)}{10} \]

2. ກຳນົດເຄິ່ງຊີວິດ (\( T_{1/2} \)):
\[ T_{1/2} = \frac{\ln(2)}{\lambda} \]
\[ \lambda = \frac{\ln(8)}{10} = \frac{2.079}{10} = 0.2079 \, h^{-1} \]
\[ T_{1/2} = \frac{\ln(2)}{0.2079} \ປະມານ 3.3 ຊົ່ວໂມງ \]

ເຄິ່ງຊີວິດຂອງສານກຳມັນຕະພາບລັງສີແມ່ນປະມານ 3.3 ຊົ່ວໂມງ.

ຕົວຢ່າງທີ 3: ການເສື່ອມສະພາບຂອງເບຕ້າ ແລະ ສານຕ້ານນິວຕຣິໂນ

ຄຳຖາມ:
ນິວເຄຼຍສ໌ໂຄບອນ-60 ເສື່ອມສະພາບຜ່ານການເສື່ອມສະພາບເບຕ້າ-ລົບເພື່ອສ້າງເປັນນິວເຄຼຍສ໌ນິກເກີນ-60. ຂຽນປະຕິກິລິຍານິວເຄຼຍສ໌ສຳລັບການເສື່ອມສະພາບນີ້ ແລະ ລະບຸອະນຸພາກທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ.

ເປບບາຮາຊານ:
ການເສື່ອມສະພາບຂອງ Beta-minus (\(\beta^-\)) ເກີດຂຶ້ນເມື່ອນິວຕຣອນໃນນິວເຄລຍສ໌ຂອງອະຕອມປ່ຽນເປັນໂປຣຕອນ, ໃນຂະນະທີ່ປ່ອຍເອເລັກຕຣອນ (\(\beta^-\)) ແລະ ແອນຕີນິວຕຣິໂນ (\(\bar{\nu}_e\)).

ປະຕິກິລິຍານິວເຄຼຍສຳລັບການເນົ່າເປື່ອຍນີ້ແມ່ນ:
\[ _{27}^{60}Co \rightarrow _{28}^{60}Ni^ + e^- + \bar{\nu}_e \]

ຢູ່ໃສ:
– \( _{27}^{60}Co \) ແມ່ນໂຄບອນ-60.
– \( _{28}^{60}Ni^ \) ແມ່ນນິກເກີນ-60 ຢູ່ໃນສະພາບທີ່ຕື່ນເຕັ້ນ.
- \( e^- \) ແມ່ນເອເລັກຕຣອນ (ອະນຸພາກເບຕ້າ-ລົບ).
– \( \bar{\nu}_e \) ແມ່ນສານຕ້ານອະນຸມູນອິດສະລະ.

ນິກເກີນ-60 ທີ່ເກີດຂຶ້ນມັກຈະຢູ່ໃນສະຖານະທີ່ຕື່ນເຕັ້ນ ແລະ ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຈະປ່ອຍພະລັງງານຕື່ມອີກໃນຮູບແບບຂອງລັງສີແກມມາ (\(\gamma\)) ເພື່ອບັນລຸສະຖານະພື້ນດິນ. ປະຕິກິລິຍາທີ່ສົມບູນສາມາດຂຽນໄດ້ດັ່ງນີ້:
\[ _{27}^{60}Co \rightarrow _{28}^{60}Ni + e^- + \bar{\nu}_e + \gamma \]

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 4: ປະລິມານລັງສີ

ຄຳຖາມ:
ຖ້າແຫຼ່ງກຳເນີດລັງສີແກມມາທີ່ມີກິດຈະກຳ 2 ຄູຣີ ຖືກວາງໄວ້ຫ່າງຈາກວັດຖຸ 1 ແມັດ ແລະ ລັງສີຖືກດູດຊຶມໂດຍວັດຖຸເປັນເວລາ 5 ນາທີ, ໃຫ້ຄິດໄລ່ປະລິມານລັງສີທີ່ວັດຖຸໄດ້ຮັບໃນ rems. ສົມມຸດວ່າປະລິມານລັງສີທີ່ປົກຄຸມແມ່ນ 0.5 ຣາດຕໍ່ຄູຣີຕໍ່ນາທີ ແລະ ຕົວຄູນຄຸນນະພາບຂອງລັງສີແກມມາແມ່ນ 1.

ເປບບາຮາຊານ:
1. ຄິດໄລ່ປະລິມານຢາໃນ rad:
\[ \text{ປະລິມານລັງສີ (rad)} = \text{ປະລິມານລັງສີ} \times \text{ກິດຈະກຳ} \times \text{ເວລາ (ນາທີ)} \]
\[= 0.5 \, rad/(Ci \cdot min) \times 2 \, Ci \times 5 \, min \]
\[ = 5 \, rad \]

2. ຄິດໄລ່ປະລິມານຢາໃນເບຣກ:
\[ \text{ປະລິມານ (rem)} = \text{ປະລິມານ (rad)} \xc0 \text{ປັດໄຈຄຸນນະພາບ} \]
\[ = 5 \, rad \ຄູນ 1 \, (ສຳລັບ gamma) \]
\[ = 5 \, ສ່ວນທີ່ເຫຼືອ \]

ປະລິມານລັງສີທີ່ວັດຖຸໄດ້ຮັບແມ່ນ 5 rem.

Penutup
ໂດຍການສຶກສາບັນຫາຕົວຢ່າງຂ້າງເທິງ, ພວກເຮົາຫວັງວ່າຈະເຮັດໃຫ້ທ່ານເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດຂອງຟີຊິກນິວເຄຼຍ ແລະ ລັງສີໄດ້ເລິກເຊິ່ງຂຶ້ນ. ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ຈະຕ້ອງຝຶກຝົນບັນຫາທີ່ຄ້າຍຄືກັນເລື້ອຍໆເພື່ອໃຫ້ມີຄວາມຊຳນານໃນການເຂົ້າໃຈ ແລະ ນຳໃຊ້ແນວຄວາມຄິດຟີຊິກນິວເຄຼຍເຫຼົ່ານີ້. ຂໍໃຫ້ມີຄວາມສຸກກັບການຮຽນຮູ້!