Fizyka — Klasa 4 LO — rozszerzony — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.
Zadania ćwiczeniowe ze zbiorów Matematix — z rozwiązaniami krok po kroku.
Uzupełnij równanie rozpadu: $^{214}_{82}\text{Pb}\to\ ?\ +\beta^-$ (antyneutrino pomijamy). Podaj liczbę masową, atomową i symbol pierwiastka.
Po jakim czasie pozostanie $25\%$ początkowej liczby jąder izotopu o czasie połowicznego rozpadu $8$ dni?
Jądro $^{238}_{92}$U ulega rozpadowi $\alpha$. Powstaje jądro:
Nieruchome jądro ulega rozpadowi $\alpha$. Oceń prawdziwość stwierdzeń.
Oceń prawdziwość każdego stwierdzenia (P — prawda, F — fałsz) i wybierz odpowiedni układ.
Moc cieplna próbki plutonu $^{238}$Pu ($T_{1/2}=87{,}7$ roku) wynosiła początkowo $100$ W. Oblicz moc cieplną tej próbki po $50$ latach.
Jądro $^{238}_{94}$Pu rozpada się na cząstkę $\alpha$ i jądro $X$, przy czym $\dfrac{m_X}{m_\alpha}\approx58{,}5$. Zapisz równanie rozpadu i oblicz iloraz $\dfrac{E_{kin\,X}}{E_{kin\,\alpha}}$.
Detektor zliczył łączną liczbę cząstek emitowanych przez próbkę: po $40$ min — $1275$, a po długim czasie — $2000$ (wszystkie jądra się rozpadły). Oblicz czas połowicznego rozpadu.
Izotop $^{18}_{9}$F ulega rozpadowi $\beta^+$. Masy jąder: $m_F=17{,}99600$ u, $m_X=17{,}99477$ u, masa cząstki $\beta$ to $0{,}00055$ u. Zapisz równanie rozpadu i oblicz łączną energię kinetyczną produktów ($1\ \text{u}\cdot c^2=931{,}5$ MeV, jądro fluoru spoczywało).
Wyjaśnij różnicę między rozszczepieniem a syntezą jądrową. Podaj, gdzie zachodzą.
W reakcji jądrowej ubytek masy wynosi $\Delta m = 2\cdot 10^{-29}\ \text{kg}$. Oblicz wydzieloną energię. ($c = 3\cdot 10^8\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$)
Wyjaśnij, dlaczego reakcje jądrowe uwalniają ogromne ilości energii w porównaniu z reakcjami chemicznymi.
Podział ciężkiego jądra na lżejsze z wydzieleniem energii; reakcja łańcuchowa w reaktorach.
Łączenie lekkich jąder (np. w gwiazdach) uwalnia ogromną energię.
Energia pochodzi z ubytku masy.
Do czego służy: Zapis i analiza przemian jądrowych — rozpadów alfa, beta i reakcji syntezy/rozszczepienia.
Uran $^{238}_{92}$U emituje cząstkę $\alpha$. Produkt?
⚠️ Częsty błąd: Neutrina ($\nu$) w rozpadzie $\beta$ też mają zerową liczbę masową i atomową — pamiętaj o nich w bilansie, choć nie zmieniają A ani Z produktu głównego.
Do czego służy: oblicza energię reakcji jądrowej z ubytku masy. W rozszczepieniu ciężkie jądro (np. uranu) dzieli się na lżejsze; w syntezie lekkie jądra łączą się (jak w Słońcu). W obu procesach część masy zamienia się w ogromną energię.
Prawdziwe zadania z arkuszy egzaminacyjnych (matura, egzamin ósmoklasisty, próbne) dotyczące tego tematu.
Zapisano równanie przykładowej reakcji rozszczepienia: $^{235}_{92}\mathrm{U}+\mathrm{n}\rightarrow{}^{92}_{36}\mathrm{Kr}+\mathrm{X}+3\mathrm{n}$. Produktem oznaczonym symbolem $X$ jest
Łączna energia kinetyczna produktów rozszczepienia wynosi $E_{kin\,prod}=173,3$ MeV. Masy: $m_{U}=390,216\cdot 10^{-27}$ kg, $m_{Kr}=152,614\cdot 10^{-27}$ kg, $m_{n}=1,675\cdot 10^{-27}$ kg. Oblicz masę jądra $X$ (do czterech cyfr znaczących). (Jądro uranu spoczywało, energię kinetyczną neutronu pomijamy.)
Zadanie 11.2. Uzupełnij schemat rozpadu β⁺: 189F → ……X + β⁺. Podaj liczby (atomową i masową) oraz pierwiastek X.
Pierwszym etapem cyklu protonowego w gwiazdach jest fuzja dwóch protonów: $p+p\rightarrow{}^{\ldots}_{\ldots}\mathrm{X}+e^{+}+{}^{0}_{0}\nu_{e}$. Uzupełnij schemat — wpisz liczbę atomową i masową jądra $X$ oraz podaj symbol (nazwę) tego izotopu.
Fuzja dwóch protonów jest możliwa, gdy suma energii kinetycznych tych dwóch protonów jest bardzo duża. Sformułuj uzasadnienie tego faktu, odwołując się do konkretnych własności odpowiednich oddziaływań fizycznych.
Energia $\Delta E_{kin}$ uwalniana podczas fuzji dwóch protonów jest równa różnicy sum energii kinetycznych produktów i substratów. Masy: $m_{p}=1,007276$ u, $m_{X}=2,013553$ u, $m_{e}=0,000549$ u; $1\,\mathrm{u}\cdot c^{2}\approx 931,5$ MeV. Oblicz $\Delta E_{kin}$ (w MeV, do dwóch cyfr znaczących). (Pomijamy anihilację $e^{+}$ i masę neutrina.)
Informacja do zadania 11. Kopernik Cn ma liczbę atomową Z = 112. Izotop ²⁷⁷Cn wytworzono, bombardując tarczę ołowiu ²⁰⁸Pb jonami cynku ⁷⁰Zn. Kopernik ²⁷⁷Cn jest nietrwały. (Pb: Z = 82, Zn: Z = 30.)
Zadanie 11.1. Uzupełnij równanie: ²⁰⁸Pb + ⁷⁰Zn → ²⁷⁷Cn + … Wpisz liczby atomowe i podaj cząstkę, która powstaje.
Zadanie 11.2. W wyniku sześciu kolejnych rozpadów α (pierwszy: ²⁷⁷Cn) powstało jądro pewnego pierwiastka. Podaj nazwę lub symbol tego pierwiastka.
Uzupełnij równanie rozszczepienia jądra uranu — wpisz właściwe liczby atomowe, liczbę masową oraz liczbę neutronów:
$^{1}_{0}\mathrm{n}+^{235}_{\ldots}\mathrm{U}\ \rightarrow\ ^{140}_{\ldots}\mathrm{Xe}+^{94}_{\ldots}\mathrm{Sr}+\ldots\,^{\ldots}_{\ldots}\mathrm{n}$
W reakcji rozszczepienia jądra uranu $^{235}$U powstają jądro ksenonu $^{140}$Xe, jądro strontu $^{94}$Sr oraz neutrony. Oblicz — jedynie na podstawie danych odczytanych z wykresu — energię kinetyczną produktów rozszczepienia. Wynik podaj w MeV. (Pomijamy energię kinetyczną neutronu inicjującego.)
Do wytwarzania neutronów wykorzystano polon $^{218}$Po (źródło cząstek $\alpha$) i beryl $^{9}$Be. Uzupełnij równania: 1) $^{218}_{84}\text{Po}\rightarrow\;?\;+\;{}^{4}_{2}\alpha$; 2) $^{4}_{2}\alpha+{}^{9}_{4}\text{Be}\rightarrow\;?\;+{}^{1}_{0}n$.
Naturalny reaktor jądrowy w Oklo. Oceń prawdziwość (P/F): 1) suma mas produktów rozszczepienia $^{235}$U jest większa od sumy mas jądra $^{235}$U i neutronu; 2) intensywne rozgrzewanie złoża spowodowane było rozszczepieniem jąder; 3) moderator służy do spowalniania neutronów powodujących dalsze rozszczepienie; 4) gdy woda wyparowała, liczba jąder uranu rozszczepiających się w jednostce czasu znacząco malała.
Uzupełnij równania reakcji rozszczepienia (liczby atomowe, masowe, symbol pierwiastka, liczbę neutronów): 1) $^{1}_{0}n+{}^{235}_{92}\text{U}\rightarrow{}^{144}_{56}\text{Ba}+{}^{89}_{?}\text{Kr}+\,?\,{}^{1}_{0}n$; 2) $^{1}_{0}n+{}^{235}_{92}\text{U}\rightarrow{}^{?}_{?}\text{X}+{}^{94}_{38}\text{Sr}+2{}^{1}_{0}n$; 3) $^{1}_{0}n+{}^{?}_{?}\text{X}\rightarrow{}^{144}_{56}\text{Ba}+{}^{94}_{38}\text{Sr}+2{}^{1}_{0}n$.
Wymień dwa fakty, na podstawie których stwierdzono, że w okolicach Oklo działał naturalny reaktor jądrowy.
Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.