Радиактивті ыдырау заңы. Ауыр ядролардың бөлінуі.

Қызылорда облысы, Қазалы ауданы, Ү.Түктібаев атындағы
№24 қазақ орта мектебі физика пәнінің мұғалімі
Жалғасбай Роза

Тізбекті  ядролық реакция.
Сабақтың мақсаты :
Білімділік:  Атом және ядролық физика саласындағы, оның ішкі  энергиясын пайдаланудағы қажетті  шарттар мен  заңдылықтар   туралы оқып  үйрену.
Дамытушылық: Элементар бөлшектердің түрленуі материя  қасиеттерінің сарқылмайтындығының дәлелі екендігін айту арқылы  философиялық ой салу, дүниетанымын  кеңейту.
Тәрбиелік:   Оқушылардың белсенділігін арттыру, өз бетінше оқуға, ізденуге тәрбиелеу.
Сабақтың типі:   Аралас сабақ .
Сабақтың түрі:   Проблемалық сабақ.
Сабақтың әдісі:  Зерттеу, сұрақ-жауап, түсіндірмелі-илюстративтік, тест.
Сабақтың көрнекілігі: 1.Электрондық оқулық. «Элементы атомной физики» 2.Слайдтар.
Пәнаралық байланыс: химия, математика.

Пайдаланылған әдебиеттер:

1.Физика. Республикалық ғылыми-әдістемелік журнал.  №3.2005ж.

2.М Құдайқұлов, Қ.Жаңабергенов. Орта мектепте физиканы  оқыту әдістемесі.

3.Насыбаев Қ.Т. Физика негіздері және тест тапсырмалары.

4.А.П.Рымкевич. Физика есептерінің жинағы.

Сабақтың барысы:  

  І  Ұйымдастыру кезеңі.

Оқушыларды түгелдеу және оқу құралдарының дайындығын  тексеру.

 ІІ   Үй тапсырмасын бағалау.

1.Тест тапсырмалары бойынша.

2.Есептер шығару.

 ІІІ  Үй тапсырмасын қортындылау.

 ІV  Жаңа материалды игерту.

1.Проблемалық сұрақ қою.

2.Теориялық түсінік беру.

Ауыр ядролардың ыдырауы

Ауыр ядролардың бөлінуі

Ядролық энергияны босату

V  Бекіту.

 VІ  Бағалау.

 VІІ Үйге тапсырма

ІІ Үй тапсырмасын бағалау.     Тест тапсырмалары бойынша.

1. Атом неден құралған?

А. Оң зарядты протондар мне теріс зарядты электрондардан.

В. Тек протондар мен электрондардан.

С. Электрондар, позитрондар мен нейтрондардан.

Д. Нуклондар мен электрондардан.

Е. Мезондар мен электрондардан.

2.Нуклондарды ядроға біріктіріп тұрған қандай күш?

А. Гравитациялық.

В. Протондар мен электрондардың тартылыс күші.

С. Кулондық.

Д. Ішкі ядролық.

Е. Лоренц күші.

3. Атом ядросының байланыс энергиясы қандай шамаға тәуелді ?

А. Протондар мен нейтрондардың бір-біріне тартылу энергиясының шамасына.

В. Электрондардың кинетикалық энергиясына.

С. Массалар ақауына.

Д. Тек ядроның массасына.

Е. Ядродағы нуклондардың жеке массаларының қосындысына.

4. α-ыдыраудан кейінгі өнімдерді көрсетіңіз.

 

.

5.β- ыдыраудан кейінгі өнімді көрсетіңіз.

 

 

6. Ядро γ- квант шығарғанда элементтің массалық саны , массасы және реттік номері өзгере ме?

А. Z және А өзгереді, массасы өзгермейді.

В. Z өзгереді , масса өзгереді, А-өзгермейді.

С. Z және А өзгермейді , массасы γ- кванттың массасына кемиді.

Д. Z және А массасы , γ-кванттың массасына кемиді.

Е. Дұрыс жауап жоқ.

7. α , β , γ – сәуле шығару түрлерінің  қайсысының өтімділік қасиеті ең жоғары.

А.   α –бөлшектер    В. β –бөлшектер   С.γ – бөлшектер

Д.  Үшеуінің де бірдей   Е.Дұрыс жауап жоқ

8. α , β , γ – сәуле шығаруының өтімділігі нашары.

А   β – сәулесі   В.α және β – сәулесі   С.  α- сәулесі

Д.  γ –сәулесі     Е. Үшеуіде бірдей

9. β-сәуле шығару дегеніміз не ?

А.Электрондар ағыны

В.Протондар ағыны

С.Гелий атомдар ядроларының ағыны

Д.Атом ядролары шығаратын электромагниттік сәуле шығару кванттарының ағыны

Е.Заттағы жылдам электрондарды тежеу кезіндегі шығаратын электромагниттік сәуле шығару    кванттарының ағыны

10. γ-сәулесі дегеніміз не ?

А.Нейтрондар ағыны

В.Электрондар ағыны

С.Протондар ағыны

Д.Электромагниттік толқындар

Е.Позитрондар ағыны

Жауаптары:

 

2.Есеп шығару .

1.Актиний                  изотопы үш рет    -ыдырауға  ұшырағаннан

кейін қандай элемент пайда болады

 

2.Ксенон                   ядросы 4-рет        түрленуге ұшыраған соң

қандай тұрақты ядроға айналады

 

3. Торий                  изотопы ядросы екі      -ыдырауға  екі электрондық

-ыдырауға  тогы бір     -ыдырауға ұшырайды. Осы түрленулерден соң

қандай элементтің ядросы түзіледі

1)Берілгені :    Шешуі :     _ZХ^А ———–₂ Не⁴ + _Z-2 У^А+4                    

α

n =3 ₈₉ Ас ²²⁵ ———- 3 ₂ Не ⁴ + ₈₉ Х ²¹³

₈₉  Ас  ²²⁵

_{————————-}                   жауабы :          ₈₃ Х²¹³ = ₈₃Ві²¹³  (висмут)

_Z Х ^А-?

 

2)Берілгені :

n = 4                       шешуі :       _Z Х^А ————- _-1 е⁰ + _Z+1 У ^А+γ

β

₅₄ Хе ¹⁴⁰                                                           ₅₄ Хе ¹⁴⁰ ————- 4 _-1е⁰ +₅₈ Се ¹⁴⁰ + 4γ

—————–

_Z Х^А-?                     Жауабы :                 ₅₄ Х  ¹⁴⁰   =  ₅₈  Се ¹⁴⁰     (церий)

 

3)Берілгені:

n ₁ = 3                   шешуі :           ₉₀ Тһ ²³²————- 3 ₂Не ⁴ +2 _-1 е⁰ + ₈₆ Х²²⁰ +2 γ

α

n₂ = 2                                             ₈₆ Х ²²⁰ =  ₈₆ Rn ²²⁰   (радон)

β

₉₀ Тһ ²³²

—————–

_Z Х ^А =?

 

ІV. Жаңа материалды меңгерту.

1. Проблемалық сұрақ қою.

Ауыр ядролардың ыдырауы мен бөлінуінің арасында қандай ұқсастықтар мен айырмашылықтар бар ?

2. Теориялық түсінік беру.

1. Ауыр ядролардың ыдырауы.

  Ядролар өз бетімен түрленіп альфа , бета  және басқа да бөлшектер мен сәулелерді  шығаруларын олардың радиактивті ыдырауы деп атайды.

 Радиактивті изотоп ядроларының тек жартысы ыдырайтын уақыт осы  изотоптың жартылай ыдырау периоды деп аталады.

Висмут-209 изотоп үшін   Т= 2 х 10 18 жыл ,

Висмут-210 изотоп үшін   Т= 5 тәулік ,

Көміртегі-14    үшін           Т= 5600 жыл ,

Криптон -85    үшін            Т= 10,6 жыл ,

Лантан – 140    үшін           Т= 40,2 сағ ,

Барий – 140      үшін           Т= 12, 8сағ.

Жартылай ыдырау периодының анықтамасына   сәйкес    изотоптың алғашқы  N0 ядроларынан

t = 1T     уақыт өткенде N0/ 2 ядро,

t = 2T     уақыт өткенде   ( N0 / 2) :2 = N0 / 22 ядро ,

t = 10 T  уақыт өткенде  N0 / 210   ядро қалады .

t = n T   уақыт  өткенде  N =N0(1/2n) = N0 (1/2 t/T) ядро қалады.

Ыдырамай қалған ядролар санын жалпы түрде былай жазады:

Бұл өрнекті 1902 жылы Э. Резерфорд пен Ф. Содди ашқан.

                               N =N0(1/2n) = N0 (1/2 t /T)

N= N0 2-t /T   

N0 – алғашқы ядролардың саны ;

N – ыдырамай  қалған ядролардың саны ;

t –  ыдырау уақыты ;

n – жартылай ыдырау периодының t уақыт ішіндегі саны ;

T – жартылай  ыдырау периоды.

2. Ауыр ядролардың бөлінуі

1938 жылы 18 желтоқсанда уран ядроларын нейтрондармен  атқылағанда олардың екі үлкен бөліктерге бөлініп басқа химиялық элементтерге айналатынын неміс ғалымдары  О. Ган мен Ф. Штрассман тәжірибе жүзінде ашты.

Ядроларды бөлу деп оны нейтрондармен атқлау арқылы ірі жарықшақтарға ажыратуды айтады.

3. Тізбекті ядролық реакция.

Туынды нейтрондардың қатысуымен ядролардың тасқынды жарылуы  тізбекті реакция деп аталады.     1938 жылы Л. Мейтнер , О. Фриш , Я.И. Френкель , Н. Бор және Дж. Уилор. Тізбекті  ядролық реакция теориясын жасады.

92 U 235  +  0n 1 ————– 92 U 236

92 U 236—————– 56Ba 144 + 36 Kr 90 + 2 0n1

Уран                         барий        криптон   екі нейтрон

Уран-235 пен  плутонийдің  ядролары  энергиялары 0,1 эВ шамасындай (жылдамдығы 2000-3000 м/с) болатын баяу нейтрондармен соқтығысқанда оңай бөлінеді.

Жылдам нейтрондардың кинетикалық энергиясын азайтып , жылдамдықтарын кеміте алатын материалдарды тежегіштер (баяулатқыштар) деп атайды.

Жақсы  тежегіш заттар : 1 графит түріндегі көміртек .

2. су

3. берилий.

4. Ядролық энергияны босату.

Уранның меншікті байланыс энергиясы.

Е = 7,6 МэВ/ нуклон

Уран сынықтарының меншікті байланыс энергиясы

Е = 8.5 МэВ/ нуклон.

Энергия айырымы:

Е = ( 8,5-7,6) МэВ

Ебайл = 0,9 * 236 = 200 МэВ

Әр ядро бөлінгенде 200 МэВ энергия босап  шығады.

V. Бекіту.

Проблемалық сұрақтың жауабын Венн диаграмасы бойынша қорытындылау.

 

Ядролардың ыдырауы      Ядролардың бөлінуі

 

 

 

2. Есеп шығару.

1. Жартылай ыдырау периоды 27 жыл болатын, 8 кг радиактивті цезийдің 135 жылдан  қалған атомдарының массасы

2. Жартылай ыдырау периоды 10 мин радиактивті изотоптың  106 атомы бар . 20 мин ішінде осы атомдардың ыдырамай қалғаны қанша ?

1.Есеп

Берілгені:                 шешуі:                   жауабы:

Т=27 жыл

t=135 жыл                N=N0 2-t/T                      m= 8 *2-135/27 =8*2-5 = 8/ 32 =0,25 кг

m 0=8 кг                    m= m02-t/t

m = ?

2.Есеп

Берілгені:             шешуі:

Т  =10 мин           N=N0 2-t/T

N0 = 106                       N =106 *2-20/10 =106/ 22 = 100*104/ 4 =25*104

t = 20 мин             ыдырамай қалған атомдар саны.

▲N-?                      ▲N= N0- N= 106-25*104 =104*100-25*104 =75*104=7,5*105

VІ Бағалау.

VІІ Үйге тапсырма :§60 . 48-жаттығу.