Radioaktiivinen hajoaminen: hiili-14-ajoitus

1 · Ennusta

Hiili-14:llä on puoliintumisaika 5 730 vuotta. Jos aloitat kiinteällä määrällä C-14-atomeja, kuinka paljon jää jäljelle täsmälleen 2 puoliintumisajan kuluttua?

• 1/2 jää jäljelle, sama kuin yhden puoliintumisajan jälkeen.
• 1/4 jää jäljelle – jokainen puoliintumisaika puolittaa määrän, joten kaksi puoliintumisaikaa tarkoittaa (1/2)×(1/2) = 1/4.
• Käytännössä mitään ei jää jäljelle 2 puoliintumisajan jälkeen.

2 · Kokoa

1. Avaa hiili-14-esiasetus ja paina Nollaa. Puoliintumisaika on kiinnitetty arvoon 5 730 vuotta; näyte alkaa arvolla N₀ = 10¹² atomia.
2. Ota käyttöön jäljellä olevien ytimien määrän lukema.
3. Aseta kulunut aika jokaiselle suoritukselle (puoliintumisajan yksiköissä) ja kirjaa ytimien jäljellä oleva osuus.

3 · Kerää data

Kuvaa jäljellä oleva osuus N/N₀ (y-akseli) kuluneita puoliintumisaikoja vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Onko käyrä suora viiva vai käyrä?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske N/N₀ = (1/2)^(t/T½) arvolla T½ = 5 730 vuotta. Vertaa taulukkoon.
2. Selitä, miksi radioaktiivinen hajoaminen on eksponentiaalista, ei lineaarista – jokainen puoliintumisaika puolittaa silloin jäljellä olevan määrän, joten yhtä suuret aikavälit poistavat aina saman OSUUDEN, ei samaa absoluuttista määrää.

5 · Laajenna

1. Hiiliajoitus mittaa C-14:n jäljellä olevan osuuden orgaanisessa näytteessä (verrattuna ilmakehän suhteeseen, kun eliö oli elossa) arvioidakseen sen iän. Käyttäen kaavaa N/N₀ = (1/2)^(t/T½) selitä, miksi hiiliajoituksesta tulee epäluotettava näytteille, jotka ovat paljon vanhempia kuin noin 50 000 vuotta (suunnilleen 8-9 puoliintumisaikaa).
2. Radioaktiivinen hajoaminen on perustavasti satunnaista yksittäisen atomin tasolla – et voi koskaan ennustaa täsmälleen, milloin yksi tietty C-14-ydin hajoaa. Selitä, miksi puoliintumaisalaki toimii silti tarkasti suurelle näytteelle, vaikka yksittäiset hajoamiset ovat ennustamattomia.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia