Taitara: Tauira o ngā Pātai Kōrero mō te Pirau Irahiko
Ko te pirau irahiko te tukanga e ngaro ai te kaha o ngā karihi ngota kore pumau mā te tuku i te irahiko. Ka taea e tēnei tukanga te whakaputa i ngā huānga hou, pumau ake. Ka matapakihia e tēnei tuhinga ētahi tauira o ngā raruraru e pā ana ki te pirau irahiko i roto i ngā akoranga ahupūngao.
Pendahuluan
He āhuatanga taiao te irahiko i kitea e Henri Becquerel i te tau 1896. I muri mai ka whakawhanakehia anō e te tokorua pūtaiao rongonui a Marie rāua ko Pierre Curie. Ka puta te irahiko ina tukuna e te karihi ngota ngā matūriki, te irahiko hikohiko rānei, ka hurihia taua huānga hei huānga anō. He mea nui tēnei tukanga i roto i ngā mara maha pērā i te rongoā, te mana karihi, me te whaipara tangata.
Ngā Kaupapa Taketake o te Pirau Irahiko
E whai ana te pirau irahiko i te ture pirau taupū. He haurua-ora tō ia huānga irahiko, arā, ko te wā e hiahiatia ana kia pirau te haurua o ngā karihi i roto i tētahi tauira. Ko ētahi momo pirau irahiko ko te pirau ārepa, te pirau beta, me te pirau gamma.
1. Te Pirau Āra: Ko te tukunga o tētahi matūriki āra, e rua ngā porotana me ngā iōnitā e rua, ka whakaiti i te tau papatipu (A) mā te 4 me te tau ngota (Z) mā te 2 o te ngota matua.
2. Te Pirau Beta: I roto i te pirau beta, ka huri te niutorone i roto i te karihi hei porotana me te tukunga o te matūriki beta (irahiko, positron rānei). Ka noho tonu te tau papatipu, engari ka piki ake te tau ngota (beta tango) ka heke rānei (beta tāpiri) mā te 1.
3. Te Irahiko Kama: He momo pūngao hikohiko tēnei irahiko e tukuna ana, me te kore e whakarerekē i te maha o te papatipu, o ngā porotona rānei i roto i te karihi ngota.
Ngā Pātai Tauira me te Kōrero
Me titiro tātou ki ētahi tauira o te pirau irahiko kia pai ake ai te mārama ki tēnei ariā.
Tauira Pātai 1: Te Pirau o te Ārepa
Pātai: Ka pāngia tētahi tauira o te Uranium-238 e te pirau ārepa. Tuhia te tauhohenga pirau, ā, tautuhia ngā huānga i puta mai i te pirau.
Kōrero:
Ka pirau te ūranium-238 (U-238) mā te tuku i ngā matūriki ūra. Ka taea te tuhi i te tauhohenga pirau ūra penei:
\[ ^{238}_{92}U \rightarrow ^{234}_{90}Th + ^{4}_{2}Ia \]
Ka huri te ūrāniuma-238 hei Thoriuma-234 (Th-234) i muri i te tukunga o tētahi matūriki ārepa e rua ngā porotana me ngā iōniutara e rua. Ka heke te tau papatipu mā te 4, ā, ka heke te tau ngota mā te 2.
Tauira Pātai 2: Te Pirau Beta
Pātai: Ka pāngia tētahi tauira o te Waro-14 e te pirau beta. Tuhia te tauhohenga pirau, ā, tautuhia ngā huānga i puta mai i te pirau.
Kōrero:
Ka pirau te waro-14 i te beta, ka huri te neutron hei proton, ka tukuna he irahiko me te antineutrino. Ko te tauhohenga pirau ko:
\[ ^{14}_{6}C \rightarrow ^{14}_{7}N + ^{0}_{-1}e + \overline{\nu}_e \]
Ka huri te waro-14 ki te hauota-14. Ka noho tonu te tau papatipu, engari ka piki te tau ngota mā te 1 nā te huringa o ngā iōnitoru ki ngā porotona.
Tauira Pātai 3: Te Haurua-Ora
Pātai: Ko te haurua-ora o tētahi tauira o Radon-222 he 3.8 ngā rā. Mēnā ka tīmata tātou me tētahi tauira 80-karamu, e hia te taumaha e toe ana i muri i ngā rā 11.4?
Kōrero:
Ko te wā 11.4-rā e toru ngā whakarea o te haurua-ora o Radon-222 (11.4 rā / 3.8 rā mō ia haurua-ora = 3 haurua-ora). I muri i ia haurua-ora, ka pirau te haurua o te tauira. Nō reira, ka mahia e mātou te tatau e whai ake nei:
– I muri i ngā rā 3.8, ko te taumaha e toe ana: \( \frac{80}{2} = 40 \) karamu.
– I muri i ngā rā 7.6 (2 x 3.8 rā), ko te taumaha e toe ana: \( \frac{40}{2} = 20 \) karamu.
– I muri i ngā rā 11.4 (3 x 3.8 rā), ko te taumaha e toe ana: \( \frac{20}{2} = 10 \) karamu.
Nō reira, i muri i ngā rā 11.4, e toe ana te 10 karamu o te Radon-222.
Tauira Pātai 4: Pirautanga Whakakotahitanga
Pātai: I roto i tētahi mekameka pirau, ka huri te Uranium-238 hei Lead-206 mā roto i ētahi wāhanga pirau, tae atu ki ngā pirau ārepa me te pirau beta. Tātaihia te maha o ngā pirau ārepa me te pirau beta ka puta i tēnei tukanga.
Kōrero:
Ka tīmata te tukanga mai i te Uranium-238 (tau papatipu 238, tau ngota 92) ki te Lead-206 (tau papatipu 206, tau ngota 82). Hei whakatau i te maha o ngā pirau, me kimi e tātou te rerekētanga i waenga i te tau papatipu me te tau ngota:
Huringa o te tau papatipu: 238 – 206 = 32 (Ka whakaitihia te tau papatipu e ia pirau ārepa mā te 4)
Te maha o ngā pirau ārepa: 32 / 4 = 8
Huringa o te tau atomika: 92 – 82 = 10 (Ka whakaitihia te tau atomika e ia pirau ārepa mā te 2, ko te pirau beta ia ka whakanuia te tau atomika mā te 1)
E mōhio ana tātou e 8 ngā pirau ārepa (ka whakaitihia te tau ngota ki te 16). Hei whakatutuki i te whakahekenga katoa o te 10, e 6 ngā pirau beta e hiahiatia ana (ka whakapikihia te tau ngota ki te 6).
Nō reira, e 8 ngā pirau ārepa me ngā pirau beta e 6 i roto i te huringa o te Uranium-238 ki te Mata-206.
Whakamutunga
He tukanga nui te pirau irahiko e whakaatu ana i te āhua o te ngana a ngā huānga kore pumau ki te whakau mā te tuku i te pūngao. He mea nui te mārama ki ngā ariā o te pirau ārepa, beta, me te gamma, me te whakamahinga o ngā haurua-ora, kia mārama ai ki tēnei āhuatanga. Ko te tauira raruraru i runga ake nei e whakaatu ana me pēhea te whakamahi i ēnei ariā ki ngā tataunga pirau irahiko.
Mā te ako me te mārama ki ēnei tukanga, ehara i te mea ka hohonu ake ngā māramatanga ki te āhua o te ao tūroa anake, engari ka hohonu ake hoki ō rātou whakamahinga i roto i ngā hangarau hou e whakamahia ana i roto i ngā momo mara.
