Desintegració radioactiva: datació amb carboni-14
1 · Prediu
El carboni-14 té un període de semidesintegració de 5,730 anys. Si comences amb un nombre fix d'àtoms de C-14, quant en queda després d'exactament 2 períodes?
- En queda 1/2, el mateix que després d'un període.
- En queda 1/4: cada període divideix la quantitat per la meitat, o sigui que dos períodes vol dir (1/2)×(1/2) = 1/4.
- En queda pràcticament res després de 2 períodes.
2 · Configura
- Obre el predefinit «Desintegració del carboni 14» i prem Restableix. El període és fix a 5,730 anys; la mostra comença amb N₀ = 10¹² àtoms.
- Activa la lectura de nombre de nuclis restants.
- Defineix el temps transcorregut per a cada prova (en unitats de períodes) i enregistra la fracció de nuclis restants.
3 · Recull dades
| Períodes transcorreguts | Fracció restant N/N₀ |
|---|---|
| 0.50 | |
| 1.00 | |
| 2.00 |
Representa la fracció restant N/N₀ (eix y) contra els períodes transcorreguts (eix x) per a les tres proves. La corba és una recta o una corba?
4 · Analitza
- Per a una prova, calcula N/N₀ = (1/2)^(t/T½) amb T½ = 5,730 anys. Compara-ho amb la taula.
- Explica per què la desintegració radioactiva és exponencial i no lineal: cada període divideix per la meitat el que quedi en aquell moment, o sigui que intervals de temps iguals treuen sempre la mateixa FRACCIÓ, no la mateixa quantitat absoluta.
5 · Amplia
- La datació amb carboni mesura la fracció restant de C-14 en una mostra orgànica (comparada amb la relació atmosfèrica quan l'organisme era viu) per estimar-ne l'edat. Amb N/N₀ = (1/2)^(t/T½), explica per què la datació amb carboni es fa poc fiable per a mostres molt més antigues d'uns 50,000 anys (aproximadament 8-9 períodes).
- La desintegració radioactiva és fonamentalment aleatòria a nivell d'un sol àtom: mai no pots prediure exactament quan es desintegrarà un nucli de C-14 concret. Explica per què la llei del període encara funciona amb precisió per a una mostra gran, tot i que les desintegracions individuals són impredibles.
La física al darrere d'aquest experiment
Llei de desintegració exponencial
El nombre de nuclis radioactius no desintegrats cau exponencialment amb el temps: N(t) = N₀·(1/2)^(t/T½), on T½ és el període de semidesintegració: el temps perquè exactament la meitat de qualsevol mostra restant es desintegri.
Física moderna
- L'efecte fotoelèctric: un llindar d'energia nítid
- L'efecte fotoelèctric: potencial de frenament
- Una fotocèl·lula real: la funció treball del sodi
- Dispersió de Compton: desplaçament de longitud d'ona a 90°
- Dispersió de Compton: desplaçament màxim a retrodispersió
- Dispersió de Compton: comparació en angle ras
- La sèrie de Balmer: línies espectrals visibles de l'hidrogen
- La sèrie de Lyman: línies ultraviolades de l'hidrogen
- La sèrie de Paschen: línies infraroges de l'hidrogen
- Radioisòtops mèdics: el període curt del tecneci-99m
- Energia de lligam nuclear: el model de gota líquida
- Ones de matèria de De Broglie: la longitud d'ona d'un electró
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles