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Halbwertszeit und radioaktive Zerfallsraten


Halbwertszeit und radioaktive Zerfallsraten

Halbwertszeit: Instabiler Kern zerfällt radioaktiv und verringert seine Masse. Die Halbzeit ist die Zeit, die erforderlich ist, damit die Hälfte der Masse radioaktiver Stoffe zerfällt. Dies hängt von den Materietypen oder dem n / p-Verhältnis ab. Wenn die anfängliche Materiemasse m0 ist, hat sie nach t Zeit die Masse m, und wenn die Halbwertszeit der Materie t(1/2) ist;

wenn t=t(1/2) m=m0/2

Das Bild unten zeigt die Masse im Laufe der Zeit.

Nach der ersten Halbzeit verringert sich die Masse auf m0 / 2, nach der zweiten Halbzeit verringert sie sich um die Hälfte ihres vorherigen Wertes. Wenn wir es als Gleichung schreiben, bekommen wir;

m=m0/2n

Wobei "n" die Anzahl der Halbwertszeiten ist,

n=t/t(1/2)

Nun zeichnen wir ein Diagramm der Masse gegen die Zeit des radioaktiven Zerfalls.


Wie Sie in der Grafik sehen können, nimmt die Masse mit der Zeit ab, wird jedoch niemals Null.

Einige Eigenschaften der Halbwertszeit:
  •      Jeder andere Kern hat seine eigene Halbwertszeit, mit anderen Worten, die Halbwertszeit ist eine spezifische Eigenschaft des Kerns. Andererseits haben Isotope von Atomen auch eine unterschiedliche Halbwertszeit, da ihre Anzahl an Neutronen unterschiedlich ist.
  •      Die Halbwertszeit hängt nicht von der anfänglichen Materiemasse ab, sondern ist für jeden Kern konstant.
  •      Die Halbwertszeit hängt nicht von Temperatur und Druck ab.
Beispiel: Wenn die Zeit für den Zerfall 31/32 der Materie 60 Jahre beträgt, finden Sie ihre Halbwertszeit.

Lösung:

Da 31/32 der Materie zerfällt, bleibt 1/32 der Materie übrig. Wenn die anfängliche Masse m0 ist;

Wie Sie auf dem Bild sehen können, gibt es 5 Halbwertszeiten;

5t(1/2)=60 Jahre

t(1/2)=12 Jahre

Beispiel: Welche der folgenden Aussagen gelten für die Halbwertszeit von Dingen?

I. Sie ändert sich mit der Veränderung der Materiemasse.

II. Sie ändert sich mit Änderungen der Temperatur.

III. Es ändert sich mit den Änderungen der Arten von Angelegenheiten.

Lösung:

Wie bereits erwähnt, hängt die Halbwertszeit der Materie nur von den Materietypen ab. III ist wahr.

Zerfallsrate:

Die Zerfallsrate ist die Anzahl der zerfallenen Kerne in Zeiteinheiten. Die Zerfallsrate hängt von der Halbwertszeit und der Masse der Materie ab.
  • Die Zerfallsrate ist umgekehrt proportional zur Halbwertszeit der Materie. Wenn Massen von zwei Materien gleich sind als Materie mit einer kleineren Halbwertszeit, ist die Zerfallsrate höher.
  • Die Zerfallsrate ist direkt proportional zur Masse der radioaktiven Materie.
  • Da die Masse der Materie im Zerfallsprozess abnimmt, nimmt auch die Zerfallsrate mit der Zeit ab.
Der Zusammenhang zwischen Halbwertszeit und Zerfallsrate ist;

k=0,693/t(1/2)

Dabei ist k die Zerfallsrate und t(1/2) die Halbwertszeit.

Beispiel: Die folgende Grafik zeigt den radioaktiven Zerfall von Materie X.

Verwenden Sie dieses Diagramm und geben Sie an, ob die folgenden Aussagen wahr oder falsch sind.

I. Die Halbwertszeit der Materie beträgt 10 Jahre.

II. Der Zerfall der Materie nach 20 Jahren ist kleiner als der anfängliche Zerfall der Materie.

III. Die Anzahl der Zerfälle in der ersten Hälfte und in der zweiten Hälfte ist gleich.

Lösung:

I. Wenn die Masse von m0 auf m0 /4 abnimmt, werden zwei Halbwertszeiten erreicht.

2t(1/2)=20

t(1/2)=10 Jahre I ist wahr.

II. Da die Masse nach dem zweiten Zerfall kleiner als die Anfangsmasse ist und die Zerfallsrate direkt proportional zur Masse ist, ist die Zerfallsrate nach dem zweiten Zerfall kleiner als der Anfangswert. II ist wahr.

III. Abnahme der Masse beim ersten Zerfall;

m0-m0/2=m0/2 g

Abnahme der Masse nach dem zweiten Zerfall;

m0/2-m0/4=m0/4 g

Somit ist die Abnahme der Massen beim ersten und zweiten Zerfall nicht gleich. III ist falsch.


Kernchemie (Radioaktivität) Prüfungen und Problemlösungen


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