ENTLab
РУСҚазақша
← Барлық тақырып: Физика

Физика · ҰБТ-ға арналған теория

Атом ядросы және радиоактивтілік

Ядро неден тұрады, радиоактивті ыдырауда қалай өзгереді және ядролық энергия қайдан шығады — осы тақырыптың мазмұны. Бұл білім ыдырау тізбектері, ядролық реакциялар және байланыс энергиясы туралы есептерді шығаруға керек.

Осы тақырып бойынша жаттығуТолық қолжетімділік болса — осы тақырып бойынша жаттығу, болмаса — пән бойынша тегін тест.

ҰБТ бұл тақырыптан нені тексереді

Бөлім: 08 Кванттық физика

ҰТО спецификациясының тармағы: 23 Атом ядросының физикасы

Біздің бағалауымызша, нұсқада бұл тақырып бойынша орта есеппен 1–2 тапсырма болады (40 тапсырманың ішінде).

Осы пән бойынша ҰБТ 2026 спецификациясы: тақырыптар мен тапсырмалар

Не істей білу керек

  • Белгілеуі бойынша ядродағы протондар, нейтрондар және нуклондар санын анықтау.
  • Альфа- және бета-ыдырауларды, ядролық реакцияларды жазу, сақталу заңдары арқылы тізбектегі ыдыраулар санын табу.
  • Ядроның масса ақауы мен байланыс энергиясын есептеу, радиоактивті ыдырау заңын қолдану.

Ең бастысы туралы қысқаша

  • Ядро құрамы. {}^{A}_{Z}X белгілеуінде Z — протондар саны (зарядтық сан), A — нуклондар саны (массалық сан), N = A - Z — нейтрондар саны. Изотоптардың Z-і бірдей, ал N-і әр түрлі.
  • Альфа-ыдырау. {}^{A}_{Z}X \to {}^{A-4}_{Z-2}Y + {}^{4}_{2}\mathrm{He}: ядродан 2 протон мен 2 нейтрон бөлініп шығады.
  • Бета-минус-ыдырау. Электрондық ыдырау: {}^{A}_{Z}X \to {}^{A}_{Z+1}Y + {}^{0}_{-1}e (антинейтрино да шығады), нейтрон протонға айналады. \beta^+-ыдырауда Z бірге кемиді. Гамма-квант шыққанда A да, Z те өзгермейді.
  • Сақталу заңдары. Ядролық реакцияда массалық сандардың қосындысы да, зарядтық сандардың қосындысы да реакцияға дейін және одан кейін бірдей болады.
  • Байланыс энергиясы. \Delta m = Z m_p + N m_n - M, мұнда M — ядро массасы; E = \Delta m c^2. 1 м.а.б. массаға шамамен 931{,}5 МэВ энергия сәйкес келеді.
  • Ыдырау заңы. m = m_0\cdot 2^{-\frac{t}{T}}, мұнда m_0 — радиоактивті заттың бастапқы массасы, m — t уақыттан кейін ыдырамай қалған масса, T — жартылай ыдырау периоды.

Талдауы бар тапсырмалар

ENTLab тапсырмалар қорынан, ҰТО нұсқаларынан емес. Алдымен өзің шешіп көр, содан кейін талдауын аш.

Протонның массасы 1{,}00728 м.а.б., нейтронның массасы 1{,}00866 м.а.б., тритий {}^{3}_{1}\mathrm{H} ядросының массасы 3{,}01550 м.а.б. Тритий ядросының масса ақауы тең
  • A)0{,}00772 м.а.б.
  • B)0{,}00910 м.а.б.
  • C)0{,}01048 м.а.б.
  • D)0{,}00634 м.а.б.
Жауабы мен талдауы

Дұрыс жауап: B

{}^{3}_{1}\mathrm{H} ядросында Z = 1 протон және N = 3 - 1 = 2 нейтрон бар. Масса ақауы — бос нуклондардың жалпы массасы мен ядро массасының айырмасы: \Delta m = Z m_p + N m_n - M = 1{,}00728 + 2\cdot 1{,}00866 - 3{,}01550 = 3{,}02460 - 3{,}01550 = 0{,}00910 м.а.б. A нұсқасы: протондар мен нейтрондар санын шатастырған (2 протон және 1 нейтрон алған): 2\cdot 1{,}00728 + 1{,}00866 - 3{,}01550 = 3{,}02322 - 3{,}01550 = 0{,}00772 м.а.б. C нұсқасы: үш нуклонның бәрін нейтрон деп есептеген: 3\cdot 1{,}00866 - 3{,}01550 = 3{,}02598 - 3{,}01550 = 0{,}01048 м.а.б. D нұсқасы: үш нуклонның бәрін протон деп есептеген: 3\cdot 1{,}00728 - 3{,}01550 = 3{,}02184 - 3{,}01550 = 0{,}00634 м.а.б.
Массалық саны 222 радон ядросында 136 нейтрон бар. Ол альфа-ыдырауға, содан кейін электрон шығаратын бета-ыдырауға ұшырады, одан кейін гамма-квант шығарып, тағы бір альфа-ыдырауға ұшырады. Түзілген ядродағы нейтрондар саны тең
  • A)133
  • B)132
  • C)130
  • D)131
Жауабы мен талдауы

Дұрыс жауап: D

Радонның зарядтық саны: Z = A - N = 222 - 136 = 86. Әрбір альфа-ыдырау массалық санды 4-ке, зарядтық санды 2-ге кемітеді. Электрон шығаратын бета-ыдырау Z-ті 1-ге арттырады, ал A-ны өзгертпейді. Гамма-квант шығару A-ны да, Z-ті де өзгертпейді. Екі альфа-ыдыраудан кейін: A = 222 - 8 = 214, Z = 86 - 4 = 82. Бета-ыдыраудан кейін: Z = 83, A = 214. Нейтрондар саны: N = A - Z = 214 - 83 = 131 — D нұсқасы. Нейтрондар бойынша тексеру: әрбір альфа-ыдырау 2 нейтрон алып кетеді, бета-ыдырауда бір нейтрон протонға айналады: 136 - 4 - 1 = 131. A: бета-ыдырауда зарядтық сан кемітілген: Z = 81, N = 214 - 81 = 133. B: бета-ыдырау ескерілмеген: N = 214 - 82 = 132. C: бета-ыдырауда массалық сан 1-ге кемітілген: N = 213 - 83 = 130.

Жиі кететін қателер

  • \beta^--ыдырауда зарядтық санды кемітеді немесе массалық санды өзгертеді. Дұрысы: Z бірге артады, ал A өзгермейді.
  • Ыдырау тізбегін талдағанда зарядтық саннан бастайды. Алдымен A-ның өзгерісі бойынша альфа-ыдыраулар санын, содан кейін Z бойынша \beta^--ыдыраулар санын табу керек (әрқайсысы Z-ті бірге арттырады).
  • Масса ақауын есептегенде протондар мен нейтрондар санын шатастырады. Протондар саны Z, нейтрондар саны A - Z; {}^{3}_{1}\mathrm{H} үшін олар 1 және 2.
  • Екі жартылай ыдырау периодында зат түгел ыдырайды деп ойлайды. Шын мәнінде төрттен бірі қалады: 2^{-2} = \frac{1}{4}.

Тақырып бойынша сұрақтар

Альфа-, бета- және гамма-сәулеленудің айырмашылығы неде?
Альфа-бөлшектер — {}^{4}_{2}\mathrm{He} ядролары; альфа-ыдырауда ядроның A-сы төртке, Z-і екіге кемиді. Бета-бөлшектер — электрондар (\beta^+-ыдырауда — позитрондар); \beta^--ыдырауда Z бірге артады, A өзгермейді. Гамма-сәулелер — энергиясы жоғары фотондар, олар шыққанда ядроның A мен Z-і өзгермейді. Өтімділік қабілеті альфа-бөлшектерде ең аз, гамма-сәулелерде ең үлкен.
Ядроның масса ақауы деген не және ол арқылы байланыс энергиясы қалай табылады?
Ядроның массасы оны құрайтын бос протондар мен нейтрондар массаларының қосындысынан аз болады. Осы айырма \Delta m = Z m_p + N m_n - M масса ақауы деп аталады. Байланыс энергиясы E = \Delta m c^2; \Delta m м.а.б.-мен берілсе, 1 м.а.б. шамамен 931{,}5 МэВ энергияға сәйкес келетінін пайдаланған ыңғайлы.
Осы тақырып бойынша жаттығу

ENTLab теорияны ҰТО спецификациясы негізінде өз сөзімен жазады. Біз ҰТО емеспіз және онымен ешқандай байланысымыз жоқ.