Radioaktiviti – masalah dan penyelesaian
1. Berdasarkan rajah di bawah, aktiviti radioaktif selepas pereputan selama 13.86 jam ialah …
Diketahui:
Separuh hayat (T 1/2 ) = 6.93 jam
Selang masa (t) = 13.86 jam
Dikehendaki: aktiviti radioaktif
Penyelesaian:
A = aktiviti radioaktif , λ = pemalar pereputan, N t = Bilangan atom radioaktif selepas pereputan dalam selang masa tertentu , T 1/2 = separuh hayat
Pemalar pereputan:
Bilangan atom radioaktif selepas pereputan dalam selang masa tertentu:
Aktiviti radioaktif:
2. Berdasarkan rajah di bawah, selepas bahan radioaktif mereput selama 15 minit, maka bahan radioaktif yang tinggal ialah …
Penyelesaian:
N o = Jumlah awal atom radioaktif
N t = Jumlah akhir atom radioaktif selepas pereputan dalam selang masa tertentu (t)
t = selang masa
T 1/2 = separuh hayat
Kirakan Separuh Hayat:
Diketahui:
No = 8 gram
N t = 2 gram
t = 6 minit
Dikehendaki: separuh hayat (T 1/2)
Penyelesaian:
Kirakan baki bahan radioaktif:
Diketahui:
Jumlah awal atom radioaktif ( No ) = 8 gram
Selang masa (t) = 15 minit
Separuh hayat (T 1/2) = 3 minit
Dikehendaki: bahan radioaktif yang tinggal ( Nt )
Penyelesaian:
1. Soalan: Apakah itu radioaktiviti?
Jawapan: Radioaktiviti ialah pancaran spontan zarah atau tenaga daripada nukleus atom yang tidak stabil.
2. Soalan: Namakan tiga jenis pereputan radioaktif yang biasa.
Jawapan: Tiga jenis biasa ialah pereputan alfa (α), pereputan beta (β), dan sinaran gamma (γ).
3. Soalan: Apakah yang dipancarkan semasa pereputan alfa?
Jawapan: Semasa pereputan alfa, zarah alfa dipancarkan, yang terdiri daripada 2 proton dan 2 neutron (pada asasnya nukleus helium-4).
4. Soalan: Bagaimanakah nombor atom sesuatu unsur berubah semasa pereputan beta-tolak (β⁻)?
Jawapan: Semasa pereputan beta-tolak, neutron berubah menjadi proton, memancarkan elektron dalam proses tersebut. Ini meningkatkan nombor atom sebanyak satu.
5. Soalan: Apakah sinaran gama?
Jawapan: Sinaran gama ialah foton bertenaga tinggi yang dipancarkan daripada atom radioaktif. Ia adalah sinaran elektromagnet, seperti sinar-X tetapi lebih bertenaga.
6. Soalan: Mengapakah sinaran gama sering dipancarkan selepas jenis pereputan yang lain?
Jawapan: Sinaran gama sering dipancarkan selepas pereputan jenis lain untuk melepaskan tenaga berlebihan daripada nukleus yang teruja, mengembalikannya kepada keadaan tenaga yang lebih rendah.
7. Soalan: Apakah perbezaan antara separuh hayat dan pemalar pereputan?
Jawapan: Separuh hayat ialah masa yang diambil untuk separuh daripada atom radioaktif dalam sampel untuk mereput, manakala pemalar pereputan mewakili kebarangkalian per unit masa bahawa satu atom akan mereput.
8. Soalan: Bagaimanakah radioisotop digunakan dalam perubatan?
Jawapan: Radioisotop boleh digunakan dalam perubatan untuk tujuan diagnostik dan terapeutik. Contohnya, technetium-99m digunakan dalam pengimejan, manakala iodin-131 digunakan dalam rawatan gangguan tiroid.
9. Soalan: Apakah prinsip di sebalik pentarikhan karbon-14?
Jawapan: Pentarikhan karbon-14 adalah berdasarkan pengukuran nisbah karbon-14 (isotop radioaktif) kepada karbon-12 dalam bahan organik. Oleh kerana karbon-14 mereput dari semasa ke semasa, nisbah tersebut boleh menunjukkan usia sampel.
10. Soalan: Apakah perbezaan antara pembelahan dan pelakuran dari segi tindak balas nuklear?
Jawapan: Pembelahan ialah pemecahan nukleus berat kepada dua atau lebih nukleus yang lebih kecil, membebaskan tenaga. Sebaliknya, pelakuran melibatkan penggabungan dua nukleus ringan untuk membentuk nukleus yang lebih berat, dan juga membebaskan tenaga.
11. Soalan: Bagaimanakah kaunter Geiger berfungsi?
Jawapan: Pembilang Geiger mengesan sinaran dengan mengukur pengionan yang dihasilkan dalam tiub Geiger-Müller. Apabila sinaran melalui tiub, ia mengionkan gas di dalamnya, menyebabkan nyahcas elektrik yang boleh diukur.
12. Soalan: Apakah fungsi rod kawalan dalam reaktor nuklear?
Jawapan: Rod kawalan menyerap neutron, mengawal kadar tindak balas pembelahan nuklear dalam reaktor. Dengan melaraskan kedudukan rod ini, tindak balas boleh dipercepatkan, diperlahankan atau dihentikan sama sekali.
13. Soalan: Mengapakah plumbum digunakan sebagai bahan perisai terhadap sinaran?
Jawapan: Plumbum adalah tumpat dan boleh menyerap dan menghentikan pelbagai jenis pelepasan radioaktif dengan berkesan, terutamanya sinar gama, melindungi individu dan peralatan daripada pendedahan radiasi.
14. Soalan: Bagaimanakah konsep tenaga pengikatan berkaitan dengan radioaktiviti?
Jawapan: Tenaga pengikatan ialah tenaga yang diperlukan untuk menguraikan nukleus kepada proton dan neutron konstituennya. Dalam sesetengah kes, jika penyusunan semula atau pemancaran zarah mengurangkan jumlah tenaga pengikatan, nukleus akan berbuat demikian, yang membawa kepada pereputan radioaktif.
15. Soalan: Apakah unit biasa untuk mengukur radioaktiviti?
Jawapan: Becquerel (Bq) ialah unit biasa, yang mewakili satu peristiwa pereputan sesaat.
16. Soalan: Bagaimanakah radon berkaitan dengan radioaktiviti?
Jawapan: Radon ialah gas radioaktif yang berlaku secara semula jadi, yang terbentuk sebagai produk pereputan uranium. Ia boleh terkumpul di dalam bangunan dan menimbulkan risiko kesihatan akibat radioaktivitinya.
17. Soalan: Mengapakah plutonium-239 penting dalam kuasa nuklear?
Jawapan: Plutonium-239 boleh mengalami pembelahan dan digunakan sebagai bahan api dalam beberapa jenis reaktor nuklear dan dalam pengeluaran senjata nuklear.
18. Soalan: Apakah pengaktifan neutron?
Jawapan: Pengaktifan neutron ialah proses di mana isotop stabil menjadi radioaktif selepas menangkap neutron. Isotop baharu sering mereput dengan memancarkan sinaran beta atau gamma.
19. Soalan: Bagaimanakah pengesan berfungsi dalam mengkaji proses biologi?
Jawapan: Pengesan radioaktif ialah isotop yang memancarkan radiasi dan boleh dijejaki semasa ia bergerak melalui sistem biologi. Dengan memantau pergerakannya, penyelidik boleh mengkaji proses seperti laluan metabolik atau aliran darah.
20. Soalan: Mengapakah sesetengah unsur lebih radioaktif daripada yang lain?
Jawapan: Kestabilan nukleus atom bergantung pada keseimbangan proton dan neutron. Unsur-unsur dengan nukleus yang jauh daripada keseimbangan zarah-zarah ini yang stabil cenderung menjadi lebih radioaktif, apabila ia mengalami pereputan untuk mencapai keadaan yang lebih stabil.
