Overview
Denne lektion handler om kernefysik med fokus på atomets opbygning, kernekræfter, radioaktivitet, henfaldstyper og begrebet halveringstid.
Atomets Opbygning og Kernekræfter
- Et atom består af en kerne med protoner og neutroner (nukleoner).
- Stærke kernekræfter holder kernen sammen ved korte afstande.
- Elektromagnetiske kræfter får store kerner til at blive ustabile pga. frastødning mellem protoner.
- Der er en grænse for, hvor stor en kerne kan være, før den bliver ustabil.
Bindingsenergi og Kerneudvikling
- Bindingsenergi per nukleon er den energi, der kræves for at skille kernen ad, divideret med antallet af nukleoner.
- Bindingsenergi per nukleon topper ved jern (Fe) i det periodiske system.
- Fusion er sammensmeltning af små kerner og frigiver energi op til jern.
- Fission er spaltning af store kerner (fx uran) og frigiver også energi.
Radioaktive Henfaldstyper
- Alfahenfald: udsender en heliumkerne (4 nukleoner, 2 protoner), fx uran-238 til thorium-234.
- Betaminus-henfald: en neutron bliver til en proton, udsender elektron og antineutrino.
- Betaplus-henfald: en proton bliver til en neutron, udsender positron og neutrino.
- Gammahenfald: kernen afgiver overskudsenergi som elektromagnetisk stråling.
Kernekort og Isotoper
- Et kernekort viser antallet af protoner (y-akse) og neutroner (x-akse) for alle isotoper.
- Isotoper har samme antal protoner, men forskelligt antal neutroner og forskellige fysiske egenskaber.
Radioaktivt Henfald og Halveringstid
- Antal radioaktive kerner falder eksponentielt over tid (henfaldsloven).
- Formel: ( N = N_0*(1/2)^t / t_1/2 ) hvor ( t_1/2 ) er halveringstiden.
- Aktiviteten (A) er proportionel med antallet af kerner og beskrives med samme formel.
- Halveringstid er den tid, det tager for halvdelen af kernerne at henfalde.
Anvendelse af Radioaktivitet
- Kulstof-14-metoden bruges til at bestemme alderen på biologisk materiale op til flere tusinde år gammelt.
- Metoden bygger på, at kulstof-14 henfalder med en halveringstid på cirka 5.700 år.
Key Terms & Definitions
- Atom — Mindste bestanddel, består af kerne og elektroner.
- Proton/Neutron (Nukleon) — Partikler i atomkernen.
- Stærke kernekræfter — Kraft der holder nukleoner sammen.
- Bindingsenergi — Energi der kræves for at skille kernen ad.
- Fusion — Sammensmeltning af lette kerner.
- Fission — Spaltning af tunge kerner.
- Henfaldstype — Måden en ustabil kerne ændrer sig (alfa, beta, gamma).
- Isotop — Atomer med samme antal protoner, men forskelligt antal neutroner.
- Henfaldsloven — Beskriver antallet af kerner over tid ved radioaktivt henfald.
- Halveringstid — Tid for halvdelen af kernerne til at henfalde.
Action Items / Next Steps
- Læs om forsøg med måling af radioaktivt henfald og halveringstid.
- Sæt dig ind i kernekortet og identificer isotoper med forskellige henfald.
- Find eksempler på anvendelser af kulstof-14-datering.