Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 11



Like dokumenter
Løsningsforslag til ukeoppgave 16

Atomets oppbygging og periodesystemet

5:2 Tre strålingstyper

5:2 Tre strålingstyper

Kosmos SF. Figurer kapittel 10 Energirik stråling naturlig og menneskeskapt Figur s. 278

( ) Masse-energiekvivalens

Kosmos SF. Figurer kapittel 10: Energirik stråling naturlig og menneskeskapt Figur s. 292

3 MOL, STØKIOMETRI. et atom (nukleontallet) tilnærmet gir oss massen til atomet målt i u. Cl har masse ca

Senter for Nukleærmedisin/PET Haukeland Universitetssykehus

Kapittel 21 Kjernekjemi

FLERVALGSOPPGAVER ATOMER og PERIODESYSTEMET

KOSMOS. 10: Energirik stråling naturlig og menneske skapt Figur side 304. Uran er et radioaktivt stoff. Figuren viser nedbryting av isotopen uran-234.

1 Leksjon 8 - Kjerneenergi på Jorda, i Sola og i stjernene

EKSAMENSOPPGAVE. Kalkulator med tomt minne Nødvendige formler og tabeller er inkludert i oppgavesettet. Linje

Løsningsforslag. for. eksamen. fysikk forkurs. 3 juni 2002

Er naturkonstantene konstante?

Nano, mikro og makro. Frey Publishing

Naturfag 2 Fysikk og teknologi, 4NA220R510 2R 5-10

KOSMOS. 5: Elektroner på vandring Figur side Modell av et heliumatom. Elektron. Nøytron. p + Proton. Protoner

Grunnstoffa og periodesystemet

Q = ΔU W = -150J. En varmeenergi på 150J blir ført ut av systemet.

Hvordan ser kjernen ut?

Fysikkolympiaden 1. runde 26. oktober 6. november 2015

BINGO - Kapittel 6. Når et stoff går fra. Når et stoff går fra fast stoff til væske (smelte) To eller flere atomer som henger sammen (molekyl)

Institutt for energiteknikk

Støkiometri (mengdeforhold)

DEL 1 Uten hjelpemidler

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

1 Leksjon 8: Kosmisk stråling og radioaktiv datering

Lys. Bølger. Partiklar Atom

Fasit oppdatert 10/9-03. Se opp for skrivefeil. Denne fasiten er ny!

Kap 4. Typer av kjemiske reaksjoner og løsningsstøkiometri

1. Oppgaver til atomteori.

Auditorieoppgave nr. 1 Svar 45 minutter

FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, Strålingsfysikk /kjemi stråling del 2

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 19/8 2016

a) Stempelet står i en posisjon som gjør at V 1 = m 3. Finn det totale spesikte volumet v 1 til inneholdet i tanken. Hva er temperaturen T 1?

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 3

Rust er et produkt av en kjemisk reaksjon mellom jern og oksygen i lufta. Dette kalles korrosjon, og skjer når metallet blir vått.

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

Hvorfor studere kjemi?

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 6

EKSAMENSOPPGAVE. Kalkulator med tomt minne

1. Uttakingsprøve til den 35. Internasjonale Kjemiolympiaden

UNIVERSITETET I OSLO

Tallet 0,04 kaller vi prosentfaktoren til 4 %. Prosentfaktoren til 7 % er 0,07, og prosentfaktoren til 12,5 % er 0,125.

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

DEL 1 Uten hjelpemidler

BINGO - Kapittel 1. Bilde av svovel (bilde side 9) Et natriumion (Na + ) Positiv partikkel i kjernen på et atom (proton)

Kapittel 2 Atom, molekyl og ion. 1. Moderne beskrivelse av atom - Enkel oppbygning - Grunnstoff og isotoper - Navn på grunnstoff

UNIVERSITETET I OSLO

SENSURVEILEDNING. Velg mellom: masser, statiske elektriske ladninger, bevegelige elektriske ladninger, fotoner

Kap. 1 Fysiske størrelser og enheter

FYS2140 Hjemmeeksamen Vår Ditt kandidatnummer

50 liter vann inneholder energi lik Norges årsforbruk. 1.8 KW inn, 24 KW ut! Mao. en "COP" på 13, uansett utetemperatur!

for opplæringen er at eleven skal kunne regne med forhold, prosent, prosentpoeng og vekst faktor

Atomegenskaper. MENA 1001; Materialer, energi og nanoteknologi - Kap. 4. Universet. Elektroner. Periodesystemet Atomenes egenskaper

FLERVALGSOPPGAVER STØKIOMETRI

Telle i kor med 0,3 fra 0,3 - transkripsjonen av samtalen

Løsningsforslag til øving 12

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 13: Sola

Fysikk 3FY AA6227. Elever og privatister. 26. mai Videregående kurs II Studieretning for allmenne, økonomiske og administrative fag

Velkommen til en dag med realfag i praksis!

Atommodeller i et historisk perspektiv

Hovedområde: Stråling og radioaktivitet Eksamensoppgaver fra skriftlig eksamen Naturfag (NAT1002). Oppgave 14 V2008 Hva er årsak til nordlys?

TMA4140 Diskret matematikk Høst 2011 Løsningsforslag Øving 7

elementpartikler protoner(+) nøytroner elektroner(-)

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 12/6 2017

Både besvarelsene du leverer inn og det du gjør underveis blir vurdert. (Gruppe 1 starter med oppgave 1, gruppe 2 starter med oppgave 2 osv.) 10.

RST Fysikk 1 lysark kapittel 10

Fysikkonkurranse 1. runde november 2000

1) Redoksreaksjoner, reaksjoner hvor en forbindelse. 2) Syre basereaksjoner, reaksjoner hvor en. elektronrik forbindelse reagerer med en

Den 35. internasjonale Kjemiolympiade i Aten, juli uttaksprøve. Fasit.

Eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Torsdag 3. juni 2010

Forslag til forarbeid

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 7

Sensurveiledning 4NA220R510 Naturfag 2.

Grunnstoffdannelse. (Nukleosyntese)

Mer om likninger og ulikheter

Kjemiske tegn Finn alle grunnstoffer med kjemisk tegn som begynner på a) A b) S 1.2

Statoils Realfagspris Rebekka Frøystad, Lea Sjurine Starck og Simon Stava

FYS2140 Kvantefysikk, Oblig 2. Lars Kristian Henriksen Gruppe 3

- Kinetisk og potensiell energi Kinetisk energi: Bevegelses energi. Kinetiske energi er avhengig av masse og fart. E kin = ½ mv 2

FLERVALGSOPPGAVER I NATURFAG VG 1 - KJEMI

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

Viktige begreper fra fysikk og kjemi

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Sola

Repetisjon. Atomer er naturens minste byggesteiner. Periodesystemet ordner grunnstoffene i 18 grupper. Edelgasstruktur og åtteregelen

MENA1001 Deleksamen 2017 Forside

Didaktikkoppgave Atomer og atommodeller

FAGPLANER Breidablikk ungdomsskole

Transkript:

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel Jon Walter Lundberg 07.04.205 Viktige formler: N øytrontall = N ukleontall P rotontall E = mc 2 A = N t A = A 0 ( 2 ) t t /2 N = N 0 ( 2 ) t t /2 Konstanter: c = 3 0 8 m s u =, 66 0 27 kg.02 a) Beskriv sammenhengen mellom disse begrepene: atomnummer, nukeontall, protontall, nøytrontall, landningstall.

Atomnummer, også kjent som protontall og landningstall har symbolet Z. Dette tallet forteller oss hvor mange protoner som er i en atomkjerne. Nukleontallet beskriver hvor mange nukleoner som er i en atomkjerne og har symbolet A. Nøytrontall forteller om antall nøytroner i en atomkjerne og blir funnet ved: A Z. b) Hva betyr disse symbolene? 4 Be 2 6 C 35 7 C A Z X p 0 n 0 e Symbol Hva er det? Nukleontall Nøytrontall Protontall 4Be Beryllium 5 4 2 6 C Karbon 2 6 6 35 7C Karbon 35 8 7 A Z X Nuklide A A - Z Z p Proton 0 0 n Nøytron 0 0 e er symbolet for et elektron. Nukleontallet for elektroner er null, og ladningen er -e..03 Noen av disse partiklene er like. Hvilke? 0 e 235 2 U 4 2 He β 238 2 U Vi vet at beta-stråling(β) består av elektroner. Så derfor er β og 0 e like. 2

.04 Hva kan forskjellen på partiklene være? a) p og H Et H atom har et proton og et elektron. Det er elektronet som er forskjellen. b) α og 4 2 He α-stråling bestå av partikler som inneholder to protoner og to nøytroner. 4 2He består av to protoner, to nøytoner og to elektroner. Disse to elektronene er forskjellen..05 Hva er protontallet, nøytrontallet, nukleontallet og tallet på elektroner i disse nuklidene? 3 H 3 C 07 Ag 23 U Informasjon: Protontall = atomnummer Atomnummeret finner vi i den periodiske tabellen Nøytron = nukleontall - atomnummer Nukleontallet er tallet vi får oppgitt i nuklidene Antall elektroner = antall protoner Nuklid protontallet nøytrontallet nukleontallet elektroner 3 H 2 3 3 C 6 7 3 6 07 Ag 47 60 07 47 23 U 2 47 23 2 3

.06 Hva er nukleoner, nuklider, grunnstoffer og isotoper? Nukleoner er et annet ord for kjernepartikler. Protoner(p) og nøytroner(n) er kernepartikler. En nuklide er et bestemt atomslag. Det vil si at det er en spesifikk sammensetning av nøytroner og protoner. Et gunnstoff er en samling nuklider med samme protontall. Et isotop er en betegnselse på flere atomer av samme element som har samme atomtall, men forskjellig vekt. A Z X og n+a ZX er isotoper, så lenge de har samme atomtall(z). Se sider 278-27 i Rom Stoff Tid: Forkurs for mer utfyllende forklaringer..08 Fullfør disse reaksjonsutrykkene: a) 4 Be + 4 2 H 0 n +? 4 Be + 4 2 H 0 n + A Z X 4 Be + 4 2 H 0 n + (+4 ) (4+2 0) X 4 Be + 4 2 H 0 n + 2 6 X Vi slår opp i det periodiske system og ser at grunnsoffet som har atomtallet(z) = 6 er karbon(c): 4 Be + 4 2 H 0 n + 2 6 C 4

b) 4 7 N + H 0 n +? 4 7 N + H 0 n + A Z X 4 7 N + H 0 n + 4 8 X 4 7 N + H 0 n + 4 8 O c) 5 7 N + H 4 2 He +? 5 7 N + H 4 2 He + A Z X 5 7 N + H 4 2 He + 2 6 X 5 7 N + H 4 2 He + 2 6 C d) 0 5 N + 0 n 4 2 He +? 0 5 N + 0 n 4 2 He + A Z X 0 5 N + 0 n 4 2 He + 3 X 0 5 N + 0 n 4 2 He + 3 Li.0 a) Hvor mye energi tilsvarer, 00kg stoff? (Bruk Einsteins formel.) Einsteins formel: E = mc 2 (kg)(3 0 8 m s )2 = 0 6 J 5

b) Gjennomsnitlige energiforbruk per husstand i Norge er 20000kW h. Sammenlikn svaret i a) med denne verdien. kw h = 3, 6MJ 20000kW h 3, 6 0 6 J = 7, 2 0 0 J Energi i husstand per år : 7, 2 0 0 J Energi i kg stoff: 0 6 J.0 Kan noen av disse kjernereaksjonene skje spontant (er massesvinnet positivt)? Bruk tabellen på side 7-20 i Gyldendhals tabeller og formler i fysikk a) 5 B 7 3 Li + 4 2 He Masse før Masse etter 7 5 B,003u 3Li 7,006u 4 2He 4,0026u sum,003u sum.00042 u Vi ser at massen etter reaksjonen er mindre enn massen før. Dette betyr at disse kjernereaksjonene kan skje spontant. b) 226 88 Ra 222 86 Rn + 4 2 He Masse før Masse etter 226 222 88 Ra 226,0254u 86 Rn 222,0757u 4 2He 4,0026u sum 226,0254u sum 226.0207u Disse kjenereaksjonene kan også skje spontant. 6

. Et nøytron kan gå over til et proton og et elektron et antinøytrion. (I denne oppgaven ser vi bort fra anti-nøytronet.) a) Skriv reaksjonslikningen med protontall og nukleontall. 0 n p + 0 e b) Hvor mye energi blir omdannet til kinetisk energi i denne prosessen? E = mc 2 E etter E før = (m etter m før )c 2 Masse før Masse etter 0 n.008665u p.007276u 0 e 0,000548u sum.008665u sum.007824u E = (.008665.007824)(, 66 0 27 kg)(3 0 8 m s )2 E =.2565 0 3 J = 25.6fJ.2 Tritium har halveringstida 2, 33 år. Hvor mye er det igjen av, 00mg tritium etter 50 år? Vi kan bruke formelen N = N 0 ( 2 ) t t /2 N 0 = 0 3 g, t = 50ȧr, t /2 = 2.33ȧr t t /2 = 50ȧr 2, 33ȧr = 4.055 N = ( 0 3 g)( 2 )4,055 = 6.062 0 5 g 7

.3 I år 00 la en forsker til side 4, 0mg radium. Hvor mye radium var det igjen i år 2000 når vi setter halveringstida til 600 år? N 0 = 4 0 3 g, t = (2000 00)ȧr, t /2 = 600ȧr t t /2 = 00ȧr 600ȧr = 0.0625 N = (4 0 3 g)( 2 )0.0625 = 3.83 0 3 g. En av flere mulige kjernereaksjoner som omdanner hydrogen til helium, er denne: 6 2 H 24 2 He + 2 H + 2 0 n + energi a) Kontroller at bevaringslovene er fulgt. Bevaringslovene: Ladningtallet er det samme før og etter reaksjonen. Nukleontallet er det samme før og etter reaksjonen. 6 2 H 2 42 He + 2 H + 2 0 n + energi Før: Etter: 2 H + 2 H + 2 H + 2 H + 2 H + 2 H, A = 2, Z = 6 4 2 He + 4 2 He + H + H + 0 n + 0n, A = 2, Z = 6 Vi ser at lovene er bevart da A og Z er like før og etter reaksjonen. 8

b) Vis at reaksjonen fører til massesvinn. Massesvinn = masse før - masse etter Masse før Masse etter 6 2 H 6 2.0400u 2 42 He 2 4.002600u 2 H 2.007830u 2 0 n 2, 008660u sum 2.0846u sum 2.0388u Massesvinn = 2.0846u 2.0388u = 0.04642u Massesvinn = 0.04642 (, 66 0 27 kg) = 7.7057 0 2 kg c) Hva betyr energi på høyre side i reaksjonsutrykket? energi som kommer på høyre siden av reaksjonsutrykket representerer energien til massesvinnet. Vi kan bruke Einsteins likning E = mc 2 hvor vi setter inn massesvinnet for m for å finne verdien til energi..20 Et mulig reaksjonsutrykk for spalting av 235 U i en kjernereaktor er 235 2 U + 0 n 48 85 57La + 35 Br + 3 0 n a) Finn reaksjonsenergien i en slik spalting. Masse før Masse etter 2 U 235.04320u 48 57 La 47.320u 0 n.00866u 85 35Br 84.560u 3 0 n 3, 008660u sum 236.05258u sum 235.873780u 235 m = 236.05258u 235.87378u = 0.788u

m = 0.788, 66 0 27 kg = 2.6808 0 28 kg E = mc 2 E = (2.6808 0 28 kg)(3 0 8 m s )2 = 2.67272 0 J b) Hvor mye energi blir frigjort ved spalting av alle kjernene i, 0kg U? Gi svaret i kilowattimer. En 235 U veier 235.0432u = 3, 07 0 25 kg Reaksjonsenergi fra en 235 U = 2.67272 0 J Antall 235 U i et kilogram: kg 3.07 0 25 kg = 2.5627 024 Energi frigjort i kg 235 U: 2.5627 0 24 2.67272 0 J = 6.8464 0 3 J kilowattimer = 3.6 0 6 J Energi i kilowattimer = 6.8464 03 J 3.6 0 6 J = 07750kW h.30 I grunnboka har vi sagt at masse og energi hører sammen på en bestem måte. a) Hvordan er denne sammenhengen? Energi-masse-loven: E = mc 2 På skalvekta på girguren står det to kaker. Den ene er varm, og den andre er kald. Vekta er i balanse. 0

b) Hvordan vil skålvekta stille seg etter hvert som tida går? (Dette er et tankeeksperiment.) Den varme kaka sender ut varmestråling i form av energi, og den vil miste mer energi til omgivelsene enn den mottar. Siden energien minker vil også massen minke og den vil bli lettere(men ikke så mye at vekta merker forskjell.).305 og.326 Løst på Rom Stoff Tid nettsidene.