Z AKÝCH ČASTÍC JE ZLOŽENÉ ATÓMOVÉ JADRO ?

Atómové jadrá sú zložené sústavy. Skladajú sa z nukleónov . . .

• Objasnite pôvod názvu nukleón. Aké častice sa týmto názvom označujú?
• Zapíšte všeobecne zloženie atómového jadra pomocou atómového čísla, nukleónového čísla a všeobecnej značky prvku. Čo udávajú atómové a nukleónové čísla?
• Pomenujte sústavy ⁷₃Li , ⁴₂He⁺⁺ , ¹⁴C , ⁶⁰₂₇Co^* .
• Určite, z koľkých protónov, neutrónov a prípadne aj elektrónov sa predchádzajúce sústavy skladajú.
• Vyjadrite vzťah medzi hmotnosťou atómu prvku a jeho relatívnou atómovou hmotnosťou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte pokojové hmotnosti atómov nuklidu vodíka ¹H a uránu ²³⁸U ak viete, že relatívna atómová hmotnosť vodíka A_r(H) = 1,0079 a relatívna atómová hmotnosť uránu A_r(U) = 238,0508.
• Uveďte, aká je hmotnosť atómového jadra nuklidu uránu ²³⁸U. Svoje tvrdenie zdôvodnite.

25.2

AKÝ PRVOK VZNIKNE Z URÁNU PO RÁDIOAKTÍVNOM ROZPADE?

V žiarení vysielanom jadrami rôznych prvkov boli rozlíšené jeho tri zložky označené , a  . . .

• Napíšte, akú povahu má , a žiarenie a v prípade častíc uveďte, aké sú to častice.
• Ako sa zmení protónové a nukleónové číslo izotopu prvku, ak vyšle žiarenie. Vyjadrite vzťah medzi všeobecným zápisom pre jadro nuklidu pred vyslaním častice, zápisom jadra nuklidu po vyslaní častice. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Ako sa zmení protónové a nukleónové číslo izotopu prvku, ak vyšle ^- žiarenie. Vyjadrite vzťah medzi všeobecným zápisom pre jadro nuklidu pred vyslaním ^- častice, zápisom jadra nuklidu po vyslaní ^- častice. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Ako sa zmení protónové a nukleónové číslo izotopu prvku, ak vyšle ⁺ žiarenie. Vyjadrite vzťah medzi všeobecným zápisom pre jadro nuklidu pred vyslaním ⁺ častice, zápisom jadra nuklidu po vyslaní ⁺ častice. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Ako sa zmení protónové a nukleónové číslo izotopu prvku, ak vyšle žiarenie. Vyjadrite vzťah medzi všeobecným zápisom pre jadro nuklidu pred vyslaním - častice, zápisom jadra nuklidu po vyslaní častice. Popíšte uvedenú rovnicu.
• Určite zloženie jadra izotopu prvku, ktorý vznikne z uránu ²³⁸₉₂U po štyroch rozpadoch a dvoch rozpadoch ⁺.

25.3

KOĽKO JADIER URÁNU SA ZMENÍ VO VZORKE ZA JEDNU SEKUNDU?

Jadro uránu izotopu ²³⁸₉₂U sa rozpadá premenou . . .

• Vysvetlite, akú povahu má a žiarenie. Zapíšte pomocou značky prvku, protónového a nukleónového čísla a časticu.
• Ako sa zmení protónové a nukleónové číslo izotopu prvku, ak vyšle časticu. Vyjadrite vzťah medzi všeobecným zápisom pre jadro nuklidu pred vyslaním častice, zápisom jadra nuklidu po vyslaní častice. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi jadrom uránu izotopu ²³⁸₉₂U, a časticou a novovzniknutým jadrom prvku rovnicou. Akému atómu prvku patrí novovzniknuté jadro?
• Vyjadrite vzťah medzi hmotnosťou jadra prvku a relatívnou atómovou hmotnosťou prvku veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte hmotnosť jadra uránu izotopu ²³⁸₉₂U.
• Vypočítajte, koľko atómov uránu sa nachádza vo vzorke s hmotnosťou 1 kg.
• Vyjadrite vzťah medzi počtom rozpadnutých jadier, celkovým počtom jadier vo vzorke a časom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Premenová konštanta pre urán izotop ²³⁸₉₂U je 0,152.10^-9 rok^-1.Vyjadrite túto konštantu v jednotkách s^-1.
• Vypočítajte počet rozpadnutých jadier uránu izotopu ²³⁸₉₂U vo vzorke s hmotnosťou 1 kg za 1,0 s.

25.4

VIETE, ČO JE ZDROJOM ENERGIE SLNKA?

Jeden z možných fyzikálnych dejov, pri ktorých sa uvoľňuje energia, je syntéza ľahkých jadier na ťažšie . . .

• Vysvetlite, prečo pri syntéze jadier ľahkých prvkov sa jadrová energia uvoľňuje.
• Jednou z možností termojadrovej syntézy sú reakcie:
  
• Ktoré častice sú vstupné produkty do reakcie a koľko ich je? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Ktoré častice sú výstupné produkty do reakcie a koľko ich je? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Vypočítajte celkovú hmotnosť vstupných produktov do reakcie, ak viete, že m (²₁H) = 2,01410 m_u.
• Vypočítajte celkovú hmotnosť výstupných produktov z reakcie, ak viete, že m (³₁H) = 3,01605m_u, m(⁴₂He) = 4,002603m_u, m(p) =1,0073m_u a m(n) = 1,0087m_u .
• Vypočítajte úbytok hmotnosti, ku ktorému dochádza pri tejto reakcii.
• Vyjadrite vzťah medzi zmenou energie a zmenou hmotnosti podľa Alberta Einsteina veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte, aké množstvo energie sa uvoľní pri uvedenej reakcii. V akej forme sa táto energia uvoľní?

25.5

ČO VŠETKO SA ZACHOVÁVA PRI JADROVÝCH PROCESOCH?

Existujú veličiny, ktorých celková hodnota sa pri jadrových procesoch nemení. Pre tieto veličiny platia zákony zachovania . . .

• Vymenujte všetky fyzikálne veličiny, pre ktoré pri jadrových procesoch platia zákony zachovania.
• Zapíšte veličinovou rovnicou a vyslovte zákony zachovania hmotnosti a energie, elektrického náboja a počtu nukleónov.
• Určite ^A_ZX v nasledujúcich reakciách:
  
• Aké zákony zachovania ste pri riešení využili?
• Porovnajte energiu atómového jadra vstupujúceho do tretej reakcie a energiu atómového jadra vystupujúceho z tejto reakcie. Porovnanie zdôvodnite.

25.6

SÚČET HMOTNOSTÍ NUKLEÓNOV V JADRE NIE JE SPRÁVNY?

Súčet hmotností nukleónov v atómovom jadre nie je rovný skutočnej hmotnosti atómového jadra . . .

• Z akých častíc sú zložené atómové jadrá? Zapíšte všeobecne zloženie atómového jadra pomocou atómového čísla, nukleónového čísla a všeobecnej značky prvku. Čo udávajú atómové a nukleónové čísla?
• Vyjadrite vzťah medzi celkovou hmotnosťou nukleónov, z ktorých sa jadro atómu skladá a hmotnosťou jednotlivých nukleónov veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Zloženie jadra atómu prvku neón môžeme zapísať ²⁰₁₀Ne. Koľko protónov a koľko neutrónov obsahuje jadro atómu tohto prvku?
• Vypočítajte celkovú hmotnosť nukleónov, z ktorých sa skladá jadro ²⁰₁₀Ne, ak viete, že relatívna atómová hmotnosť protónu je A_r(p) = 1,007276 a relatívna atómová hmotnosť neutrónu je A_r(n) = 1,008665.
• Vyjadrite vzťah medzi skutočnou pokojovou hmotnosťou atómu a jeho relatívnou atómovou hmotnosťou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte skutočnú pokojovú hmotnosť atómu neónu, ak viete, že jeho relatívna atómová hmotnosť je A_r(Ne) = 19,9924.
• Vypočítajte hmotnostný úbytok atómového jadra atómu ²⁰₁₀ Ne.
• Vysvetlite, kde sa " stratí " táto hmotnosť v jadre atómu.

25.7

KDE SA BERIE TOĽKO ENERGIE V ATÓMOVOM JADRE?

Podľa Einsteinovho vzťahu E = mc² každej zmene vnútornej energie zodpovedá zmena pokojovej hmotnosti sústavy . . .

• Vyjadrite vzťah medzi hmotnostným úbytkom atómového jadra, jeho skutočnou hmotnosťou a súčtom hmotností nukleónov, z ktorých sa jadro skladá veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi väzbovou energiou atómového jadra a jeho hmotnostným úbytkom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte hmotnostný úbytok atómového jadra prvku uhlík ¹²₆C, ak viete, že jeho relatívna atómová hmotnosť izotopu tohto uhlíka je A_r(C) = 12,011 a relatívna atómová hmotnosť protónu je A_r(p) = 1,007276 a relatívna atómová hmotnosť neutrónu je A_r(n) = 1,008665.
• Vypočítajte väzbovú energiu jadra ¹²₆C.
• V akých jednotkách udávame zvyčajne energiu v atómovej fyzike? Zadefinujte túto jednotku energie a uveďte súvislosť tejto jednotky s bežne používanou jednotkou energie 1 Joule.
• Vyjadrite väzbovú energiu jadra ¹²₆C v týchto jednotkách.

25.8

AK SA ZMENŠÍ HMOTNOSŤ, ENERGIA SA MUSÍ

Pri jadrových reakciách dochádza k nerovnosti medzi súčtom pokojových hmotností častíc vstupujúcich do reakcie a súčtom pokojových hmotností častíc, ktoré reakciou vznikajú . . .

• Ostreľovaním hliníka a? časticami dochádza k reakcii:
  
• Vyjadrite vzťah medzi pokojovou hmotnosťou atómu prvku a jeho relatívnou atómovou hmotnosťou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte pokojové hmotnosti častíc, ktoré do reakcie vstupujú, ak viete, že relatívna atómová hmotnosť izotopu hliníka je A_r(Al) = 26,9899 a relatívna atómová hmotnosť hélia je A_r(He) = 4,003.
• Vypočítajte pokojové hmotnosti častíc, ktoré reakciou vznikajú, ak viete, že relatívna atómová hmotnosť izotopu kremíka je A_r(Si) = 29,9832 a relatívna atómová hmotnosť vodíka je A_r(H) = 1,0081.
• Vypočítajte úbytok hmotnosti, ku ktorému dochádza pri tejto reakcii.
• Vyjadrite vzťah medzi zmenou energie a zmenou hmotnosti podľa Alberta Einsteina veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte, aké množstvo energie sa uvoľní pri uvedenej reakcii. V akej forme sa táto energia uvoľní?

25.9

ČO SPÔSOBUJE REŤAZOVOSŤ ŠTIEPNYCH REAKCIÍ?

Pri ostreľovaní jadier uránu neutrónmi sa štiepia na dve stredne ťažké jadrá . . .

• Aké spoločné vlastnosti majú koncové stavy reakcie -> ostreľovanie uránu neutrónmi?
• Prečo je štiepenie jadier uránu zdrojom obrovskej energie? Svoje tvrdenie vysvetlite.
• Vymenujte všetky fyzikálne veličiny, pre ktoré pri jadrových procesoch platia zákony zachovania.
• Zapíšte veličinovou rovnicou a vyslovte zákony zachovania hmotnosti a energie, elektrického náboja a počtu nukleónov.
• Štiepenie jadier uránu ostreľovaním neutrónmi môže prebehnúť napríklad:
  
  alebo
  
  V obidvoch reakciách chýba počet uvoľnených neutrónov.
• Napíšte pre obidve uvedené reakcie zákon zachovania počtu nukleónov a elektrického náboja a pomocou týchto zákonov zistite počet uvoľnených neutrónov v obidvoch reakciách.
• Prečo takéto reakcie prebiehajú reťazovo?

25.10

VIETE, AKO RÁDIOAKTIVITA POMÁHA ARCHEOLÓGOM?

Časový priebeh jadrovej premeny uhlíka izotopu ¹⁴₆C je možné využiť ako jadrové hodiny . . .

• Ako sa zmení protónové a nukleónové číslo izotopu prvku, ak vyšle ^- žiarenie. Vyjadrite vzťah medzi všeobecným zápisom pre jadro nuklidu pred vyslaním ^- častice, zápisom jadra nuklidu po vyslaní ^- častice. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Rádioaktívny uhlík izotop ¹⁴₆C sa rozpadom ^- mení na stabilný prvok. Vyjadrite tento rozpad rovnicou a určite chemické zloženie vzniknutého stabilného prvku.
• Rádioaktívny uhlík izotop ¹⁴₆C prechádza do všetkých živých organizmov a po ich odumretí jeho podiel vo zvyškoch organizmu klesá. Vyjadrite vzťah medzi počtom nerozpadnutých jadier, celkovým počtom jadier vo vzorke a časom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi premenovou konštantou a polčasom rozpadu veličinovou rovnicou. Popíšte uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte vek drevenej archeologickej vykopávky, v ktorej bola zistená koncentrácia rádioaktívneho uhlíka izotopu ¹⁴₆C, ktorá sa rovná 75% koncentrácie tohto izotopu v práve zoťatých stromoch. Polčas premeny rádionuklidu ¹⁴₆C je 5370 rokov.

späť