Радиоактивті ыдырау заңы — атом ядроларының әр түрлі бөлшектер мен сәулелер шығара отырып, өздігінен түрлену заңы. Радиоактивті ыдырау заңын Резерфорд ашқан:
Ядролық физика | ||||||||||||||||||||||
· Ядролық реакция · Табиғи радиоактивтік
| ||||||||||||||||||||||
Тағы қараңыз «Физика порталы» |
немесе
Эксперименттік зерттеулер радиоактивті ыдырау толығымен статистикалық заңдылыққа бағынатынын дәлелдеді. Белгілі бір радиоактивті изотоптың ядролары бірдей болады. Атом ядросының және ядролардың қайсысының ыдырайтыны - кездейсоқ оқиға. Мысал үшін, бір нуклидтің бірдей екі ядросын алайық. Ядроның біреуі 3 млрд жыл бұрын жұлдыздың қопарылысы кезінде, ал екінші ядро ядролық реакторда 3 мин бұрын пайда болсын. Ядролардың пайда болу уақытына қарамастан, келесі бір уақыт мезетінде екеуінің де ыдырауының ықтималдығы бірдей. Статистикалық құбылыстарды сипаттау үшін оқиғаның ықтималдығы ұғымын қолданады.
Ыдырау тұрақтысы
Уақыт бірлігі ішінде ядроның ыдырау ықтималдығын ыдырау тұрақтысы деп атап, әрпімен белгілейді. Бірдей изотоптың ядросы үшін ыдырау тұрақтысы бірдей, ал түрлі изотоптың ядролары үшін ыдырау тұрақтысы әр түрлі болады. Санақ басы () мезетінде ыдырау тұрақтысы болатын радиоактивті изотоптың ыдырамаған ядроларының саны белгілі болсын. Сонда өте аз уакыт аралығында ыдырайтын ядролардың саны осы мезетте ыдырамаған ядролар санына пропорционал болуы керек деп айта аламыз:
мұндағы "минус" таңбасы уақыт өткен сайын ядролардың санының азаятынын бідіреді. (8.10) формуладан белгілі бір уақыт аралығы өткенде ыдырамаған ядролар санының уақытқа тәуелділігін табайық. Ол үшін (8.10) тендеудің екі жағын -ға бөлейік: .
Осыдан ядролардың ыдырауының уақытқа тәуелділігі шығады:
мұндағы - натурал логарифмнің негізі, , – ыдырау уақыты, — бастапқы уақыт мезетіндегі () ядролар саны, уақыт ішінде ыдырамай қалған ядролардың саны, — ыдырау тұрақтысы, өлшем бірлігі c−1. Жоғарыда аталған тәуелділікті радиоактивті ыдырау заңы деп атайды.
Уақыттың өтуіне байланысты ыдырамаған радиоактивті ядролардың саны экспоненциалды түрде кемиді. 8.12-суретте тәуелділігінің графигі көрсетілген.
Жартылай ыдырау периоды
Радиоактивті ядролар санының жартысы ыдырайтын уақыт аралығын деп атайды.
Демек, радиоактивті ядролардық алғашкы саны болса, уақыт өткеннен кейін олардың саны болады. (8.11) өрнектен аламыз.
Осы тендеуді логарифмдесек, , бұдан шығатыны . Ал тұрақты шама болғандықтан, жартылай ыдырау периоды тұрақты.
Радиоактивті ыдырау заңын 1902 жылы Э . Резерфорд пен ашқан. Есептеулер радиоактивті ядроның орташа өмір сүру уақытын
өрнегі арқылы анықтауға болатынын көрсетті. Ядроның орташа өмір сүру уақыты жартылай ыдырау периодына пропорционал.
Радиоактивті ядроның ыдырау қасиетін сипаттайтын тағы бір шаманы айтуға болады. Уақыт бірлігі ішінде ыдырайтын ядролар санымен анықталатын шаманы радиоактивті заттың активтілігі () деп атайды:
Активтіліктің Халықаралық жүйедегі () өлшем бірлігі — беккерель.
1 беккерель (Бк) — уақыт бірлігі 1 с ішінде бір ыдырау болатын радиоактивті препараттың активтілігі:
1 Бк = 1 ыдырау / 1 c .
Іс жүзінде қолданылатын активтіліктің басқа да өлшем бірлігі бар, ол — кюри (Ки):
1 Ки = 3,7 · 1010 Бк; 1 мКи = 3,7 · 107 Бк .
Кейбір элементтердің жартылай ыдырау периоды
Менделеев кестесіндегі химиялық элементтердің жартысынан көбінің табиғи радиоактивті изотопы бар. Олардың диапозоны өте үлкен. Мәселен, уранның изотопының жартылай ыдырау периоды = 4,5 млрд жылға, ал торийдың изотопының жартылай ыдырау периоды = 14 млрд жылға тең. Жер планетасы пайда болғалы 4-5 млрд жыл уақыт өтті десек, уран мен торийдің толығымен ыдырап болмағаны өзінен-өзі түсінікті.
Табиғатта жартылай ыдырау периоды қысқа, тіпті жартылай ыдырау периоды секундтың миллионнан бір үлесіндей ғана болатын элементтер бар. Мысалы, радий изотопы үшін = 1600 жыл, радон үшін = 3,28 тәул болса, полоний үшін = 3 мин.
Радиоактивті ыдыраудың ғажабы сол, жартылай ыдырау периоды қысқа болатын изотоптарды ертең де, бүрсігүні де, тіптен 100 жылдан соң да табиғатта кездестіруге болады.
Радиоактивті изотоптар "қартаймайды", себебі уакыттың өтуіне байланысты ыдырау жылдамдығы өзгермейді. Уран мен торий изотоптары ядроларының ыдырау кезінде пайда болатын туынды ядролар тұрақты болмайды, радиоактивті болады. Осылай үздіксіз тізбектелген ядролық ыдырау процесі тұрақты ядро, яғни радиоактивті емес туынды ядро түзілгенше жалғаса береді. Осы ыдырау тізбегін радиоактивті қатар деп атайды (8.13-сурет). Радиоактивті ыдырау заңы статистикалық заңдылыққа бағынатындықтан, ол өте көп санды атом ядролары үшін дұрыс. Кейбір элементтердің ыдырау қасиеттері:
Элемент | 238U | 234U | 210Bi | 210Tl |
---|---|---|---|---|
Жартылай ыдырау периоды | 4,5×109 жыл | 2,48×105 жыл | 4,97 күн | 1,32 минут |
Ыдырау тұрақтысы | 4,84×10−18с−1 | 8,17×10−14с−1 | 1,61×10−6с−1 | 8,75×10−3с−1 |
Бөлшек | α | α | β | β |
Ыдыраудың толық энергиясы | 4,2 МэВ | 4,75 МэВ | 1,17 МэВ | 1,80 МэВ |
Дереккөздер
- Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 11 сыныбына арналған оқулық /С. Түяқбаев, Ш. Насохова, Б. Кронгарт, т.б. — Алматы: "Мектеп" баспасы. — 384 бет. ISBN 9965-36-055-3
- Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 9-сыныбына арналған оқулық. Өңд., толыкт. 2-бас. / Р. Башарұлы, Д. Қазақбаева, У. Токбергенова, Н. Бекбасар. — Алматы: "Мектеп" баспасы, 2009. — 240 бет. ISBN 9965-36-700-0
- Пособие по физике реактора ВВЭР-1000. — БАЭС,ЦПП, 2003
уикипедия, wiki, кітап, кітаптар, кітапхана, мақала, оқу, жүктеу, тегін, тегін жүктеу, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, сурет, музыка, ән, фильм, кітап, ойын, ойындар, ұялы, андроид, iOS, apple, ұялы телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ДК, веб, компьютер
Radioaktivti ydyrau zany atom yadrolarynyn әr tүrli bolshekter men sәuleler shygara otyryp ozdiginen tүrlenu zany Radioaktivti ydyrau zanyn Rezerford ashkan Yadrolyk fizika Yadrolyk reakciya Tabigi radioaktivtik Yadronyn nuklondyk modeliYadrodagy nuklondardyn bajlanys energiyasyTabigi radioaktivtikRadioaktivti ydyrau zanyYadrolyk reaktorTermoyadrolyk reakciyalarRadiaciyadan korganuBelgili galymdarBekkerel Bor Kyuri M Kyuri P Rezerford Fermikoru ondeuTagy karanyz Fizika portaly N N0e lt displaystyle N N 0 e lambda t nemese N N02 tT displaystyle N N 0 2 frac t T Eksperimenttik zertteuler radioaktivti ydyrau tolygymen statistikalyk zandylykka bagynatynyn dәleldedi Belgili bir radioaktivti izotoptyn yadrolary birdej bolady Atom yadrosynyn zhәne yadrolardyn kajsysynyn ydyrajtyny kezdejsok okiga Mysal үshin bir nuklidtin birdej eki yadrosyn alajyk Yadronyn bireui 3 mlrd zhyl buryn zhuldyzdyn koparylysy kezinde al ekinshi yadro yadrolyk reaktorda 3 min buryn pajda bolsyn Yadrolardyn pajda bolu uakytyna karamastan kelesi bir uakyt mezetinde ekeuinin de ydyrauynyn yktimaldygy birdej Statistikalyk kubylystardy sipattau үshin okiganyn yktimaldygy ugymyn koldanady Ydyrau turaktysyUakyt birligi ishinde yadronyn ydyrau yktimaldygyn ydyrau turaktysy dep atap l displaystyle lambda әrpimen belgilejdi Birdej izotoptyn yadrosy үshin ydyrau turaktysy birdej al tүrli izotoptyn yadrolary үshin ydyrau turaktysy әr tүrli bolady Sanak basy t0 0 displaystyle t 0 0 mezetinde ydyrau turaktysy l displaystyle lambda bolatyn radioaktivti izotoptyn N0 displaystyle N 0 ydyramagan yadrolarynyn sany belgili bolsyn Sonda ote az dt displaystyle dt uakyt aralygynda ydyrajtyn yadrolardyn dN displaystyle dN sany osy mezette ydyramagan yadrolar sanyna proporcional boluy kerek dep ajta alamyz dN l N dt displaystyle dN lambda cdot N cdot dt 8 10 displaystyle 8 10 mundagy minus tanbasy uakyt otken sajyn yadrolardyn sanynyn azayatynyn bidiredi 8 10 formuladan belgili bir t displaystyle t uakyt aralygy otkende ydyramagan N displaystyle N yadrolar sanynyn uakytka tәueldiligin tabajyk Ol үshin 8 10 tendeudin eki zhagyn dt displaystyle dt ga bolejik dNdt lN displaystyle frac dN dt lambda N Osydan yadrolardyn ydyrauynyn uakytka tәueldiligi shygady N N0e lt displaystyle N N 0 e lambda t 8 11 displaystyle 8 11 mundagy e displaystyle e natural logarifmnin negizi e 2 718 displaystyle e 2 718 t displaystyle t ydyrau uakyty N0 displaystyle N 0 bastapky uakyt mezetindegi t0 0 displaystyle t 0 0 yadrolar sany N t displaystyle N t uakyt ishinde ydyramaj kalgan yadrolardyn sany l displaystyle lambda ydyrau turaktysy olshem birligi c 1 Zhogaryda atalgan tәueldilikti radioaktivti ydyrau zany dep atajdy Uakyttyn otuine bajlanysty ydyramagan radioaktivti yadrolardyn sany eksponencialdy tүrde kemidi 8 12 surette N f t displaystyle N f t tәueldiliginin grafigi korsetilgen Zhartylaj ydyrau periodyRadioaktivti yadrolar sanynyn zhartysy ydyrajtyn uakyt aralygyn T1 2 displaystyle T 1 2 dep atajdy Demek radioaktivti yadrolardyk algashky sany N0 displaystyle N 0 bolsa T1 2 displaystyle T 1 2 uakyt otkennen kejin olardyn sany N 12N0 displaystyle N frac 1 2 N 0 bolady 8 11 ornekten 12N0 N0e lT1 2 displaystyle frac 1 2 N 0 N 0 e lambda T 1 2 alamyz Osy tendeudi logarifmdesek ln2 l T12 displaystyle ln2 lambda cdot T frac 1 2 budan shygatyny T12 ln2l 0 693l displaystyle T frac 1 2 frac ln2 lambda frac 0 693 lambda Al l displaystyle lambda turakty shama bolgandyktan zhartylaj ydyrau periody turakty Radioaktivti ydyrau zanyn 1902 zhyly E Rezerford pen ashkan Esepteuler radioaktivti yadronyn ortasha omir sүru uakytyn t 1l T1 20 693 1 44 T1 2 displaystyle tau frac 1 lambda frac T 1 2 0 693 1 44 cdot T 1 2 ornegi arkyly anyktauga bolatynyn korsetti Yadronyn ortasha omir sүru uakyty zhartylaj ydyrau periodyna proporcional Radioaktivti yadronyn ydyrau kasietin sipattajtyn tagy bir shamany ajtuga bolady Uakyt birligi ishinde ydyrajtyn yadrolar sanymen anyktalatyn shamany radioaktivti zattyn aktivtiligi A displaystyle A dep atajdy A dNdt lN displaystyle A left dN over dt right lambda N Aktivtiliktin Halykaralyk zhүjedegi SI displaystyle SI olshem birligi bekkerel 1 bekkerel Bk uakyt birligi 1 s ishinde bir ydyrau bolatyn radioaktivti preparattyn aktivtiligi 1 Bk 1 ydyrau 1 c Is zhүzinde koldanylatyn aktivtiliktin baska da olshem birligi bar ol kyuri Ki 1 Ki 3 7 1010 Bk 1 mKi 3 7 107 Bk Kejbir elementterdin zhartylaj ydyrau periodyMendeleev kestesindegi himiyalyk elementterdin zhartysynan kobinin tabigi radioaktivti izotopy bar Olardyn diapozony ote үlken Mәselen urannyn 92238U displaystyle 92 238 U izotopynyn zhartylaj ydyrau periody T1 2 displaystyle T 1 2 4 5 mlrd zhylga al torijdyn 90232Th displaystyle 90 232 Th izotopynyn zhartylaj ydyrau periody T1 2 displaystyle T 1 2 14 mlrd zhylga ten Zher planetasy pajda bolgaly 4 5 mlrd zhyl uakyt otti desek uran men torijdin tolygymen ydyrap bolmagany ozinen ozi tүsinikti Tabigatta zhartylaj ydyrau periody kyska tipti zhartylaj ydyrau periody sekundtyn millionnan bir үlesindej gana bolatyn elementter bar Mysaly radij 88226Ra displaystyle 88 226 Ra izotopy үshin T1 2 displaystyle T 1 2 1600 zhyl radon 86222Rn displaystyle 86 222 Rn үshin T1 2 displaystyle T 1 2 3 28 tәul bolsa polonij 84218Po displaystyle 84 218 Po үshin T1 2 displaystyle T 1 2 3 min Radioaktivti ydyraudyn gazhaby sol zhartylaj ydyrau periody kyska bolatyn izotoptardy erten de bүrsigүni de tipten 100 zhyldan son da tabigatta kezdestiruge bolady Radioaktivti izotoptar kartajmajdy sebebi uakyttyn otuine bajlanysty ydyrau zhyldamdygy ozgermejdi Uran men torij izotoptary yadrolarynyn ydyrau kezinde pajda bolatyn tuyndy yadrolar turakty bolmajdy radioaktivti bolady Osylaj үzdiksiz tizbektelgen yadrolyk ydyrau procesi turakty yadro yagni radioaktivti emes tuyndy yadro tүzilgenshe zhalgasa beredi Osy ydyrau tizbegin radioaktivti katar dep atajdy 8 13 suret Radioaktivti ydyrau zany statistikalyk zandylykka bagynatyndyktan ol ote kop sandy atom yadrolary үshin durys Kejbir elementterdin ydyrau kasietteri Element 238U 234U 210Bi 210TlZhartylaj ydyrau periody 4 5 109 zhyl 2 48 105 zhyl 4 97 kүn 1 32 minutYdyrau turaktysy 4 84 10 18s 1 8 17 10 14s 1 1 61 10 6s 1 8 75 10 3s 1Bolshek a a b bYdyraudyn tolyk energiyasy 4 2 MeV 4 75 MeV 1 17 MeV 1 80 MeVDerekkozderFizika Zhalpy bilim beretin mekteptin zharatylystanu matematika bagytyndagy 11 synybyna arnalgan okulyk S Tүyakbaev Sh Nasohova B Krongart t b Almaty Mektep baspasy 384 bet ISBN 9965 36 055 3 Fizika zhәne astronomiya Zhalpy bilim beretin mekteptin 9 synybyna arnalgan okulyk Өnd tolykt 2 bas R Basharuly D Қazakbaeva U Tokbergenova N Bekbasar Almaty Mektep baspasy 2009 240 bet ISBN 9965 36 700 0 Posobie po fizike reaktora VVER 1000 BAES CPP 2003