Modernioji fizika

Anglies-14 skilimas

Spausk Leisti — N(t) per pusę kiekvieną sutankintą pusėjimo trukmę; braižyk N arba aktyvumą pagal laiką.

Anglies-14 skilimas — interaktyvi Modernioji fizika simuliacija. Spausk Leisti — N(t) per pusę kiekvieną sutankintą pusėjimo trukmę; braižyk N arba aktyvumą pagal laiką. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Radioaktyvusis skilimas

Spausk Leisti — N(t) per pusę kiekvieną sutankintą pusėjimo trukmę; braižyk N arba aktyvumą pagal laiką.

Anglis-14 beta skyla į azotą-14 su T½ ≈ 5 730 metų. Spausk Leisti: atomų tinklelis keičiasi iš mėlyno ¹⁴C į oranžinį ¹⁴N, N(t) krentant. Atkūrimas glaudžia laiką, kad viena pusėjimo trukmė tilptų kelias sekundes, bet dalis seka N/N₀ = (½)^(t/T½) = e^(−λt) su λ = ln2/T½. Naudok skilimo grafiką aktyvumui A = λN skaityti.

• N(t) = N₀ e^(−λt)
• T½ = ln2/λ

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Anglis-14 turi 5 730 metų pusėjimo trukmę. Jei pradėsi su fiksuotu C-14 atomų skaičiumi, kiek lieka po tiksliai 2 pusėjimo trukmių?

Svarstytini spėjimai

• Lieka 1/2, tas pats kaip po vienos pusėjimo trukmės.
• Lieka 1/4 — kiekviena pusėjimo trukmė perpus kerta kiekį, tad dvi pusėjimo trukmės reiškia (1/2)×(1/2) = 1/4.
• Iš esmės nieko nelieka po 2 pusėjimo trukmių.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Praėjusios pusėjimo trukmės

Ką tu matauji:

• Liekamoji dalis N/N₀

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Radioaktyvusis skilimas: anglies-14“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Pusėjimo trukmė fiksuota 5 730 metų; mėginys pradeda su N₀ = 10¹² atomų.
2. Įjunk likusių branduolių skaičiaus rodmuo.
3. Nustatyk praėjusį laiką kiekvienam bandymui (pusėjimo trukmėmis) ir užsirašyk likusių branduolių dalį.

Valdančioji lygtis

Eksponentinio skilimo dėsnis — N(t) = N₀ e^(−λt)

Nesuskilusių radioaktyvių branduolių skaičius krenta eksponentiškai su laiku: N(t) = N₀·(1/2)^(t/T½), kur T½ yra pusėjimo trukmė — laikas, per kurį tiksliai pusė bet kokio liekamojo mėginio suskyla.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok N/N₀ = (1/2)^(t/T½) naudodamas T½ = 5 730 metų. Palygink su lentele.
• Paaiškink, kodėl radioaktyvusis skilimas yra eksponentinis, o ne tiesinis — kiekviena pusėjimo trukmė perpus kerta tai, ką tuo metu turi, tad lygūs laiko tarpai visada pašalina tą pačią DALĮ, o ne tą patį absoliutų kiekį.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Anglies datavimas matuoja liekamąją C-14 dalį organiniame mėginyje (lyginant su atmosferos santykiu, kai organizmas gyveno), įvertinti jo amžių. Naudodamas N/N₀ = (1/2)^(t/T½) paaiškink, kodėl anglies datavimas tampa nepatikimas mėginiams, daug senesniems nei maždaug 50 000 metų (apytiksliai 8-9 pusėjimo trukmės).
• Radioaktyvusis skilimas pagal prigimtį atsitiktinis vieno atomo lygyje — niekada negali prognozuoti, kada tiksliai vienas konkretus C-14 branduolys suskils. Paaiškink, kodėl pusėjimo trukmės dėsnis vis tiek veikia tiksliai dideliam mėginiui, nors atskiri skilimai neprognozuojami.

• 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. Sveiki atvykę prie anglies-14
2. Pasirink nuklidą
3. Spausk Leisti
4. Eksponentinio skilimo kreivė
5. Atidaryk Savybių skydą
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Radioaktyvusis skilimas ir pusėjimo trukmė