Moderne Physik
Kohlenstoff-14-Zerfall
Abspielen — N(t) halbiert sich jede komprimierte Halbwertszeit; Diagramm N oder Aktivität vs Zeit.
Kohlenstoff-14-Zerfall — interaktive Moderne Physik-Simulation. Abspielen — N(t) halbiert sich jede komprimierte Halbwertszeit; Diagramm N oder Aktivität vs Zeit. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Radioaktiver Zerfall
Drücke Abspielen — N(t) halbiert sich jede komprimierte Halbwertszeit; zeichne N oder Aktivität über der Zeit.
Drücke Abspielen — N(t) halbiert sich jede komprimierte Halbwertszeit; zeichne N oder Aktivität über der Zeit.
- N(t) = N₀ e^(−λt)
- T½ = ln2/λ
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Kohlenstoff-14 hat eine Halbwertszeit von 5730 Jahren. Wenn Sie mit einer festen Anzahl von C-14-Atomen beginnen, wie viel bleibt nach genau 2 Halbwertszeiten übrig?
Vorhersagen zum Abwägen
- 1/2 bleibt übrig, genauso wie nach einer Halbwertszeit.
- 1/4 bleibt – jede Halbwertszeit halbiert die Menge, also bedeuten zwei Halbwertszeiten (1/2)×(1/2) = 1/4.
- Im Wesentlichen bleibt nach der Halbwertszeit von 2 keine übrig.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Halbwertszeiten verstrichen
Was Sie messen:
- Verbleibender Anteil N/N₀
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie das Preset „Kohlenstoff-14“ und drücken Sie Zurücksetzen. Die Halbwertszeit ist auf 5730 Jahre festgelegt; die Probe beginnt mit N₀ = 10¹² Atomen.
- Aktivieren Sie die Anzeige der verbleibenden Kernzahl.
- Stellen Sie die verstrichene Zeit für jeden Versuch ein (in Einheiten von Halbwertszeiten) und notieren Sie den Anteil der verbleibenden Kerne.
Maßgebende Gleichung
Gesetz des exponentiellen Zerfalls — N(t) = N₀ e^(−λt)
Die Anzahl der nicht zerfallenen radioaktiven Kerne nimmt exponentiell mit der Zeit ab: N(t) = N₀·(1/2)^(t/T½), wobei T½ die Halbwertszeit ist – die Zeit, die genau die Hälfte der verbleibenden Probe zum Zerfall benötigt.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch N/N₀ = (1/2)^(t/T½) unter Verwendung von T½ = 5730 Jahre. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum der radioaktive Zerfall exponentiell und nicht linear verläuft – jede Halbwertszeit halbiert die zu diesem Zeitpunkt verbleibende Menge, sodass gleiche Zeitintervalle immer denselben Bruchteil und nicht dieselbe absolute Menge entfernen.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Die Kohlenstoffdatierung misst den verbleibenden Anteil von C-14 in einer organischen Probe (im Vergleich zum atmosphärischen Verhältnis zu Lebzeiten des Organismus), um sein Alter abzuschätzen. Erklären Sie anhand von N/N₀ = (1/2)^(t/T½), warum die Kohlenstoffdatierung für Proben, die viel älter als etwa 50 000 Jahre (ungefähr 8–9 Halbwertszeiten) sind, unzuverlässig wird.
- Der radioaktive Zerfall erfolgt grundsätzlich zufällig auf der Ebene eines einzelnen Atoms – man kann nie genau vorhersagen, wann ein bestimmter C-14-Kern zerfällt. Erklären Sie, warum das Halbwertszeit-Gesetz für eine große Anzahl von Kernen trotzdem exakt gilt.
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.3 Radioactive decay
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Willkommen bei Kohlenstoff-14
- Nuklid auswählen
- Abspielen drücken
- Exponentielle Zerfallskurve
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.
Radioaktiver Zerfall & Halbwertszeit