72. Feladatmegoldás
72. Feladatmegoldás
Modern fizika
Elemző feladat
5. feladat
Kutatók a LLNL-ben egy hidrogénpelletet 192 lézerrel besugároztak. A fúziós reakcióban 1,3 MJ energia szabadult fel 10−10 s alatt. Ez kb. 7% a Földre érkező napsugárzás teljesítményéhez viszonyítva. A felszabaduló energia a pellet által elnyelt lézerenergia 70%-a volt.
Feladatok
a) Nevezze meg a vizsgált atommagfizikai folyamatot.
b) Döntse el, hogy a kísérlet energetikailag nyereséges volt‑e.
c) Hasonlítsa össze a folyamatot a Nap energiatermelésével.
d) Számítsa ki a kísérlet teljesítményét, és adja meg a Földre érkező napsugárzás teljesítményét.
(2022. május)
5. megoldás
a) Milyen folyamatot vizsgáltak?
Magfúziót: könnyű atommagok (hidrogénizotópok) összeolvadását, nagy energia felszabadulásával. → magfúzió
b) Energetikailag nyereséges volt‑e a kísérlet?
Nem. A pellet 70%‑át sugározta vissza annak, amit elnyelt → kevesebb energia jött ki, mint amennyi belement. → energiaegyensúly
c) Mennyiben azonos a Nap energiatermelésével?
Ugyanaz az alapfolyamat: hidrogénmagok fúziója. Különbség: a Napban a fúzió gravitációs nyomás és extrém hőmérséklet miatt stabil; a laborban ezt lézerekkel próbálják létrehozni. → Nap fúziója
7. feladat
Egy részecskefizikai kísérletben a detektort ólom árnyékolással vették körbe. Nem friss ólmot használtak, hanem 2000 éves hajóroncsokból származó ólmot, mert az sokkal kevesebb radioaktív izotópot tartalmaz.
Feladatok:
a) Mit jelent a radioaktív minta aktivitása, és mi a mértékegysége?
b) Mi a felezési idő, és hogyan változik az aktivitás egy felezési idő alatt?
c) Nevezzen meg két forrást a természetes háttérsugárzásból.
d) Miért van szükség árnyékoló rétegre a detektor körül?
e) Miért jobb a régi ólom, mint a frissen bányászott?
f) Hogyan keletkeznek a földkéregben radioaktív ólomizotópok?
g) Nevezzen meg egy atommagot, amelyből radioaktív ólom keletkezhet.
(2023. május)
7. megoldás
a) Mi az aktivitás?
Azt mutatja, hány bomlás történik másodpercenként. Mértékegysége: becquerel (Bq). → aktivitás
b) Mi a felezési idő? Hogyan változik az aktivitás?
A felezési idő az az idő, amely alatt a radioaktív atommagok száma felére csökken. A minta aktivitása is felére csökken ennyi idő alatt. → felezési idő
c) Természetes háttérsugárzás forrásai
Két példa: – Kozmikus sugárzás – Földkéreg radioaktív anyagai (pl. urán, tórium, radon) → háttérsugárzás
d) Miért kell árnyékolni a detektort?
Hogy a detektor ne a környezeti sugárzást, hanem csak a kísérlet részecskéit mérje. Az árnyékolás csökkenti a zajt. → detektor árnyékolás
e) Miért jobb a régi ólom?
A régi ólom már kiürült radioaktív izotópokból → nagyon gyenge a saját sugárzása. A friss ólom még tartalmaz bomló izotópokat → zavarja a mérést. → ólom árnyékolás
f) Hogyan keletkeznek radioaktív ólomizotópok a földkéregben?
Nehéz atommagok (pl. urán, tórium) bomlási sorában keletkeznek. → bomlási sor
g) Példa olyan atommagra, amelyből radioaktív ólom keletkezhet
Urán‑238 vagy tórium‑232 bomlási sora. → U‑238 bomlás
Fizika középszintű érettségi feladatok
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_modern_fizika.html
Modern fizika
Tesztek
29. Mit ad meg a tömegszám?
C – Az atomokban lévő nukleonok számát.
Indoklás: A tömegszám a protonok és neutronok darabszámát jelenti, nem a tömeget.
33. Az elektron vagy a proton töltésének abszolút értéke kisebb?
C – Egyforma a proton és az elektron töltésének nagysága.
Indoklás: Az elektron töltése −e, a protoné +e, nagyságuk azonos, csak az előjel tér el.
40. Az egyszeresen töltött Na⁺‑ionnak honnan származik a töltése?
C – Eggyel kevesebb elektronja van, mint a semleges Na‑atomnak.