Modernā fizika

Oglekļa-14 sabrukums

Nospied „Atskaņot“ — N(t) pusējas ik pussabrukšanas periodu; zīmē N vai aktivitāti pret laiku.

Oglekļa-14 sabrukums — interaktīva Modernā fizika simulācija. Nospied „Atskaņot“ — N(t) pusējas ik pussabrukšanas periodu; zīmē N vai aktivitāti pret laiku. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Radioaktīvs sabrukums

Nospied „Atskaņot” — N(t) pusējas ik saspiestā pussabrukšanas perioda; zīmē N vai aktivitāti pret laiku.

Ogleklis-14 beta sabrukst uz slāpekli-14 ar T½ ≈ 5 730 gadiem. Nospied „Atskaņot”: atomu režģis pārvēršas no zilā ¹⁴C uz oranžo ¹⁴N, N(t) krītot. Atskaņošana saspiež laiku, lai viens pussabrukšanas periods ietilptu dažās sekundēs, bet daļa seko N/N₀ = (½)^(t/T½) = e^(−λt) ar λ = ln2/T½. Izmanto sabrukšanas grafiku, lai nolasītu aktivitāti A = λN.

• N(t) = N₀ e^(−λt)
• T½ = ln2/λ

Izpētes kopsavilkums

Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju

Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.

Virzošais jautājums

Ogleklim-14 ir pussabrukšanas periods 5 730 gadi. Ja tu sāc ar fiksētu C-14 atomu skaitu, cik daudz paliek pēc tieši 2 pussabrukšanas periodiem?

Prognozes, ko svērt

• Paliek 1/2, tas pats kā pēc viena pussabrukšanas perioda.
• Paliek 1/4 — katrs pussabrukšanas periods halvē daudzumu, tāpēc divi periodi nozīmē (1/2)×(1/2) = 1/4.
• Būtībā nekas nepaliek pēc 2 periodiem.

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Pagājušie pussabrukšanas periodi

Ko tu mēri:

• Atlikusī daļa N/N₀

Kā izpēte norit

1. Atver oglekļa-14 eksperimentu un nospied Atiestatīt. Pussabrukšanas periods ir fiksēts 5 730 gadi; paraugs sākas ar N₀ = 10¹² atomiem.
2. Ieslēdz atlikušo kodolu skaita rādījumu.
3. Iestati pagājušo laiku katram mēģinājumam (pussabrukšanas periodu vienībās) un ieraksti atlikušo kodolu daļu.

Noteicošais vienādojums

Eksponenciālā sabrukuma likums — N(t) = N₀ e^(−λt)

Nesabrukušo radioaktīvo kodolu skaits krīt eksponenciāli ar laiku: N(t) = N₀·(1/2)^(t/T½), kur T½ ir pussabrukšanas periods — laiks, kurā tieši puse no jebkura atlikušā parauga sabrūk.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Vienam mēģinājumam izrēķini N/N₀ = (1/2)^(t/T½) ar T½ = 5 730 gadi. Salīdzini ar tabulu.
• Izskaidro, kāpēc radioaktīvs sabrukums ir eksponenciāls, nevis lineārs — katrs pussabrukšanas periods halvē to daudzumu, kas tajā brīdī atlicis, tāpēc vienādi laika intervāli vienmēr noņem to pašu DAĻU, nevis to pašu absolūto daudzumu.

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Oglekļa datēšana mēra atlikušo C-14 daļu organiskā paraugā (salīdzinājumā ar atmosfēras attiecību, kad organisms dzīvoja), lai novērtētu tā vecumu. Izmantojot N/N₀ = (1/2)^(t/T½), izskaidro, kāpēc oglekļa datēšana kļūst neuzticama paraugiem, kas daudz vecāki par aptuveni 50 000 gadu (aptuveni 8–9 pussabrukšanas periodi).
• Radioaktīvs sabrukums ir fundamentāli nejaušs atsevišķa atoma līmenī — tu nekad nevari prognozēt, kad tieši viens konkrēts C-14 kodols sabruks. Izskaidro, kāpēc pussabrukšanas perioda likums tomēr darbojas precīzi lielam paraugam, kaut atsevišķi sabrukumi ir neprognozējami.

• 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. Sveicināts oglekļa-14 eksperimentā
2. Atlasīts nuklīdu
3. Nospied „Atskaņot”
4. Eksponenciālās norimšanas līkne
5. Atver Īpašību paneli
6. Tev izdevās!

Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.

Atvērt interaktīvo laboratoriju →

Lejupielādēt darba lapu →

Radioaktīvs sabrukums un pussabrukšanas periods