Moderna fizika

Raspad ugljika-14

Pritisni Pokreni — N(t) se prepolovljuje svaki sažeti vrijeme poluraspada; crtaj N ili aktivnost u ovisnosti o vremenu.

Raspad ugljika-14 — interaktivna simulacija: Moderna fizika. Pritisni Pokreni — N(t) se prepolovljuje svaki sažeti vrijeme poluraspada; crtaj N ili aktivnost u ovisnosti o vremenu. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Radioaktivni raspad

Pritisni Pokreni — N(t) se prepolovljuje svaki sažeti vrijeme poluraspada; crtaj N ili aktivnost u ovisnosti o vremenu.

Ugljik-14 beta-raspadne na dušik-14 s T½ ≈ 5 730 godina. Pritisni Pokreni: mreža atoma prelazi iz plavog ¹⁴C u narančasti ¹⁴N dok N(t) pada. Reprodukcija sažima vrijeme tako da jedan vrijeme poluraspada stane u nekoliko sekundi, ali udio slijedi N/N₀ = (½)^(t/T½) = e^(−λt) uz λ = ln2/T½. Koristi graf raspada za očitavanje aktivnosti A = λN.

• N(t) = N₀ e^(−λt)
• T½ = ln2/λ

Sažetak istraživanja

Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij

Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.

Središnje pitanje

Ugljik-14 ima vrijeme poluraspada od 5 730 godina. Ako kreneš s fiksnim brojem atoma C-14, koliko ostaje nakon točno 2 perioda poluraspada?

Predviđanja za odvagnuti

• Ostaje 1/2, isto kao nakon jednog perioda poluraspada.
• Ostaje 1/4 — svaki vrijeme poluraspada prepolovljuje količinu, pa dva perioda znače (1/2)×(1/2) = 1/4.
• U biti ništa ne ostaje nakon 2 perioda poluraspada.

Uloge varijabli

Što postavljaš:

• Proteklih perioda poluraspada

Što mjeriš:

• Preostali udio N/N₀

Kako istraživanje teče

1. Otvori postav carbon-14 i pritisni Resetiraj. Period poluraspada fiksiran je na 5 730 godina; uzorak počinje s N₀ = 10¹² atoma.
2. Omogući očitanje broja preostalih jezgri.
3. Postavi proteklo vrijeme za svaki pokušaj (u jedinicama perioda poluraspada) i zabilježi udio preostalih jezgri.

Odgovarajuća jednadžba

Zakon eksponencijalnog opadanja — N(t) = N₀ e^(−λt)

Broj neraspadnutih radioaktivnih jezgri pada eksponencijalno s vremenom: N(t) = N₀·(1/2)^(t/T½), gdje je T½ vrijeme poluraspada — vrijeme da se točno polovica bilo kojeg preostalog uzorka raspadne.

Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade

• Za jedan pokušaj izračunaj N/N₀ = (1/2)^(t/T½) koristeći T½ = 5 730 godina. Usporedi s tablicom.
• Objasni zašto je radioaktivni raspad eksponencijalan, a ne linearan — svaki vrijeme poluraspada prepolovljuje ono što u toj točki ostaje, pa jednaki vremenski intervali uvijek uklanjaju isti UDIO, a ne isti apsolutni iznos.

Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija

• Datiranje ugljikom mjeri preostali udio C-14 u organskom uzorku (u usporedbi s atmosferskim omjerom dok je organizam bio živ) za procjenu starosti. Koristeći N/N₀ = (1/2)^(t/T½), objasni zašto datiranje ugljikom postaje nepouzdano za uzorke mnogo starije od oko 50 000 godina (otprilike 8-9 perioda poluraspada).
• Radioaktivni raspad u temelju je slučajan na razini jednog atoma — nikad ne možeš predvidjeti točno kada će se jedna određena jezgra C-14 raspasti. Objasni zašto zakon perioda poluraspada ipak radi precizno za velik uzorak, iako su pojedinačni raspadi nepredvidivi.

• 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

1. Dobro došli u ugljik 14
2. Odaberi nuklid
3. Pritisni Pokreni
4. Krivulja eksponencijalnog opadanja
5. Otvori ploču Svojstva
6. Uspjelo ti je!

Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Otvori interaktivni laboratorij →

Preuzmi radni list →

Radioaktivni raspad i vrijeme poluraspada