როგორ გამოვთვალოთ ნახევარი ცხოვრების გამოყენება

რადიოაქტიური ნივთიერებების ატომებს აქვთ არასტაბილური ბირთვები, რომლებიც გამოყოფენ ალფა, ბეტა და გამა გამოსხივებას უფრო სტაბილური კონფიგურაციის მისაღწევად. როდესაც ატომი განიცდის რადიოაქტიულ დაშლას, ის შეიძლება გარდაიქმნას სხვა ელემენტად ან იმავე ელემენტის განსხვავებულ იზოტოპად. ნებისმიერი მოცემული ნიმუშისთვის, დაშლა ხდება არა ერთდროულად, არამედ გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, დამახასიათებელი ნივთიერებისათვის. მეცნიერები დაშლის სიჩქარეს ზომავს ნახევარგამოყოფის პერიოდის მიხედვით, ეს არის დრო, როდესაც ნიმუშის ნახევარს იშლება.

ნახევარი სიცოცხლე შეიძლება იყოს ძალიან ხანმოკლე, უკიდურესად გრძელი ან რაიმე შუალედი. მაგალითად, ნახშირბად-16-ის ნახევარგამოყოფის პერიოდი სულ რაღაც 740 მილიწამია, ხოლო ურანი -238-ისა 4,5 მილიარდი წელია. უმეტესობა სადღაც შუალედშია ამ თითქმის განუზომელ შუალედში.

ნახევარგამოყოფის პერიოდი გამოთვლები სასარგებლოა სხვადასხვა კონტექსტში. მაგალითად, მეცნიერებს შეუძლიათ დაანგარიშონ ორგანული ნივთიერებები რადიოაქტიური ნახშირბადი -14 და სტაბილური ნახშირბად -12 თანაფარდობის გაზომვით. ამისათვის ისინი იყენებენ ნახევარგამოყოფის განტოლებას, რომლის წარმოებაც ადვილია.

instagram story viewer

ნახევარი ცხოვრების განტოლება

რადიოაქტიური მასალის ნიმუშის ნახევარგამოყოფის პერიოდის შემდეგ, თავდაპირველი მასალის ზუსტად ერთი ნახევარი დარჩა. დარჩენილი ნაწილი სხვა იზოტოპად ან ელემენტად გადაშლილა. დარჩენილი რადიოაქტიური მასალის მასა () არის 1/2სად არის ორიგინალური მასა. მეორე ნახევრის ცხოვრების შემდეგ, = 1/4 ​და მესამე ნახევარი ცხოვრების შემდეგ, = 1/8 ​. ზოგადად, შემდეგნახევარი სიცოცხლე გავიდა:

m_R = \ bigg (\ frac {1} {2} \ bigg) ^ n \; მ_ო

ნახევარი ცხოვრების პრობლემები და პასუხები მაგალითები: რადიოაქტიური ნარჩენები

Americium-241 არის რადიოაქტიური ელემენტი, რომელიც გამოიყენება მაიონიზებელი კვამლის დეტექტორების წარმოებაში. იგი გამოყოფს ალფა ნაწილაკებს და იშლება ნეპტუნიუმ -237-ში და თავად წარმოიქმნება პლუტონიუმ -241-ის ბეტა დაშლის შედეგად. Am-241- ის Np-237- ის დაშლის ნახევარგამოყოფის პერიოდი 432,2 წელია.

თუ გადააგდებთ კვამლის დეტექტორს, რომელიც შეიცავს 0,25 გრამ Am-241- ს, რამდენი დარჩება ნაგავსაყრელზე 1000 წლის შემდეგ?

პასუხი: ნახევარი სიცოცხლის განტოლების გამოსაყენებლად აუცილებელია გამოთვალოთ, 1000 წლის განმავლობაში გასული ნახევარი სიცოცხლის რიცხვი.

n = \ frac {1,000} {432.2} = 2.314

შემდეგ განტოლება ხდება:

m_R = \ bigg (\ frac {1} {2} \ bigg) ^ {2.314} \; მ_ო

მას შემდეგ = 0,25 გრამი, დარჩენილი მასა:

\ დაწყება {გასწორებული} m_R & = \ bigg (\ frac {1} {2} \ bigg) ^ {2.314} \; ×0.25 \; \ text {gram} \\ m_R & = \ frac {1} {4.972} \; ×0.25 \; \ text {gram} \\ m_R & = 0,050 \; \ text {გრამი} \ ბოლო {გასწორებული}

ნახშირბადის გაცნობა

რადიოაქტიური ნახშირბადი -14 და სტაბილური ნახშირბადი -12 თანაფარდობა ყველა ცოცხალ არსებაში იგივეა, მაგრამ როდესაც ორგანიზმი კვდება, თანაფარდობა იცვლება ნახშირბად -14-ის დაშლისთანავე. ამ გახრწნის ნახევარი სიცოცხლეა 5,730 წელი.

თუ გათხრების შედეგად აღმოჩენილი ძვლების C-14 და C-12 თანაფარდობა ცოცხალ ორგანიზმში არის 1/16, რამდენი წლისაა ძვლები?

პასუხი: ამ შემთხვევაში, C-14– ისა და C – 12– ის თანაფარდობა გიჩვენებთ, რომ C – 14– ის ამჟამინდელი მასა არის 1/16, რაც ცოცხალ ორგანიზმშია, ასე რომ:

m_R = \ frac {1} {16} \; m_O

მარჯვენა მხარის გათანაბრება ნახევარგამოყოფის ზოგადი ფორმულისა და ეს ხდება:

\ frac {1} {16} \; m_O = \ bigg (\ frac {1} {2} \ bigg) ^ n \; m_O

აღმოფხვრა განტოლებიდან და ამოხსნისთვისიძლევა:

\ დაწყება {გასწორებული} \ bigg (\ frac {1} {2} \ bigg) ^ n & = \ frac {1} {16} \\ n & = 4 \ დასრულება {გასწორებული}

ოთხი ნახევარი სიცოცხლე გავიდა, ამიტომ ძვლები 4 × 5,730 = 22,920 წლისაა.

Teachs.ru
  • გაზიარება
instagram viewer