Radioaktív bomlás és felezési idő

Az instabil atommagok véletlenszerűen, egyenként esnek szét, és nincs mód megjósolni, hogy egy adott mag pontosan mikor bomlik el.

A képlet

N = N₀ · (½)^(t/t½)

  • N — maradék mennyiség (g): a mennyiség, amely t időpontban még megmaradt
  • N₀ — kiindulási mennyiség (g): a kezdetkor jelen lévő mennyiség, amikor t egyenlő nullával
  • t — eltelt idő (s): mennyi idő telt el a kezdet óta
  • t½ — felezési idő (s): az idő, amíg a minta fele elbomlik

Megoldott példa

Egy 80 grammos radioaktív izotópminta felezési ideje 5 nap. Mennyi marad 10 nap után?

  • N₀ = 80 g
  • t½ = 5 nap
  1. N = N₀ · (½)^(t/t½)
  2. N = 80 g · (½)^(10/5) = 80 g · (½)²

N = 20 g

Teszteld magad

Ugyanaz a 80 grammos minta tovább bomlik. Mennyi marad 15 nap után?
  • 40 g
  • Helyes válasz: 10 g
  • 26.7 g

Helyes! Három felezési idő: 80 g → 40 g → 20 g → 10 g.

3 felezési idő elteltével az eredeti minta mekkora hányada marad még?
  • Helyes válasz: 1/8
  • 1/3
  • 1/6

Helyes! Egy ketted szorozva egy ketted szorozva egy ketted egyenlő egy nyolcad.

Hol találkozol vele

A régészek szén-14-gyel datálnak ősi fát és csontot, amelynek 5730 éves felezési ideje folyamatosan csökkenti a koncentrációját a halál után — a megmaradt mennyiség mérése olvassa le a naptárat. A kórházak ugyanezt a bomlási törvényt használják rövid élettartamú nyomjelzőkkel, amelyek átvilágítják a testet és egy napon belül elhalványulnak.

Gyakori hibák

A számtani hiba minden felezési időt fix mennyiség kivonásaként kezelni — az valójában felével szoroz, tehát három felezési idő után egynyolcad marad (½ × ½ × ½), soha nem nulla és soha nem másfélszer elfogyva: egy 80 g-os minta 80 → 40 → 20 → 10 g-ra megy. A fogalmi hiba az egyes atommagoktól elvárni, hogy engedelmeskedjenek a törvénynek — bármely egyetlen atommag véletlenszerű, kiszámíthatatlan pillanatban bomlik el; csak nagy minták válnak kiszámíthatóvá.

Hogyan kapcsolódik

A bomlás valószínűség atommagokkal végezve — ugyanaz a nagy számok törvénye logika, mint a hőtan entrópiája —, és átadja a következő lecke kérdését: MIÉRT instabil néhány atommag, míg mások nem? A válasz, a kötési energia, visszahozza a relativitáselmélet c²-jét is, hogy beárazza a különbséget.

Próbáld ki az interaktív szimulációt

Kapcsolódó fogalmak