Ραδιενεργής διάσπαση: Χρονολόγηση άνθρακα-14

1 · Πρόβλεψε

Ο άνθρακας-14 έχει χρόνο υποδιπλασιασμού 5.730 ετών. Αν ξεκινήσεις με σταθερό αριθμό ατόμων C-14, πόσο απομένει μετά από ακριβώς 2 χρόνους υποδιπλασιασμού;

• Απομένει 1/2, το ίδιο όπως μετά από έναν χρόνο υποδιπλασιασμού.
• Απομένει 1/4 — κάθε χρόνος υποδιπλασιασμού κόβει την ποσότητα στο μισό, ώστε δύο χρόνοι υποδιπλασιασμού σημαίνουν (1/2)×(1/2) = 1/4.
• Ουσιαστικά τίποτα δεν απομένει μετά από 2 χρόνους υποδιπλασιασμού.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή carbon-14 και πάτησε Επαναφορά. Ο χρόνος υποδιπλασιασμού είναι σταθερός στα 5.730 έτη· το δείγμα ξεκινά με N₀ = 10¹² άτομα.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη αριθμού απομειναριών πυρήνων.
3. Ρύθμισε τον χρόνο παρόδου για κάθε δοκιμή (σε μονάδες χρόνων υποδιπλασιασμού) και κατέγραψε το κλάσμα των πυρήνων που απομένουν.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε το κλάσμα απομειναριών N/N₀ (άξονας y) έναντι των χρόνων υποδιπλασιασμού που πέρασαν (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Είναι η καμπύλη ευθεία γραμμή ή καμπύλη;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε N/N₀ = (1/2)^(t/T½) χρησιμοποιώντας T½ = 5.730 έτη. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Εξήγησε γιατί η ραδιενεργή διάσπαση είναι εκθετική, όχι γραμμική — κάθε χρόνος υποδιπλασιασμού μισοποιεί ό,τι ποσότητα απομένει εκείνη τη στιγμή, ώστε ίσα διαστήματα χρόνου πάντα αφαιρούν το ίδιο ΚΛΑΣΜΑ, όχι την ίδια απόλυτη ποσότητα.

5 · Επέκταση

1. Η χρονολόγηση άνθρακα μετρά το κλάσμα απομειναριών C-14 σε οργανικό δείγμα (σε σχέση με την ατμοσφαιρική αναλογία όταν ο οργανισμός ήταν ζωντανός) για να εκτιμήσει την ηλικία του. Χρησιμοποιώντας N/N₀ = (1/2)^(t/T½), εξήγησε γιατί η χρονολόγηση άνθρακα γίνεται αναξιόπιστη για δείγματα πολύ παλαιότερα από περίπου 50.000 έτη (περίπου 8-9 χρόνους υποδιπλασιασμού).
2. Η ραδιενεργή διάσπαση είναι θεμελιωδώς τυχαία σε επίπεδο μεμονωμένου ατόμου — δεν μπορείς ποτέ να προβλέψεις ακριβώς πότε θα διασπαστεί συγκεκριμένος πυρήνας C-14. Εξήγησε γιατί ο νόμος χρόνου υποδιπλασιασμού εξακολουθεί να λειτουργεί ακριβώς για μεγάλο δείγμα, παρότι οι επιμέρους διασπάσεις είναι απρόβλεπτες.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής