Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Fysik/kemi - 2012/2013 Disposition - 9. klasse Atomer og Stråling

No description
by

Pernille Stenholt

on 1 June 2016

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Fysik/kemi - 2012/2013 Disposition - 9. klasse Atomer og Stråling

Atomer og Stråling
Af Pernille H. Stenholt
Alfa-, Beta- og Gammastråling:
Baggrunds stråling:
Indhold:
Stråling:
-Radioaktive stoffer
-Alfa-, Beta- og Gammastråling
-Baggrundstråling
-Eksempler fra hverdagen
-Forsøg
Atomer:
-Atomets bestanddele(P, N, e)
-Isotoper
-Kerneenergi
-Atomkræftværker
-Eksempler fra hverdagen
-Forsøg
Radioaktive stoffer:
Eksempler fra hverdagen:
Atomkraftværker:
Isotoper:
Kerneenergi:
Førsøg:
Atomets bestanddele(P,N,e):
Radioaktive stoffer er stoffer, som indeholder ustabile atomkerner, som kan gå i stykker uden ydre påvirkning. Når det sker udsendes en usynlig gennemtrængende stråling. Evnen til at udsende denne stråling kaldes for radioaktivitet.
Det var en opdagelse franskmanden Henri Becquerel gjorde i 1896, da han bl.a fandt ud af, at uran udsender en usynlig gennemtrængende stråling.
Den engelske fysiker Ernest Rutherford påviste, at nogle radioaktive stoffer udsender små positivt ladet partikler, som bliver udsendt fra det radioaktive stof med en meget stor fart. Disse partikler kaldte han for alfa-partikler. Han påviste også, at der fra nogle andre typer radioaktiv stoffer bliver udsendt en stråling, som han kaldte betastråling, og en anden type som han kaldte gammastråling. (alfa-, beta- og gamma er de tre første bogstaver i det græske alfabet)
Henri Becquerle
(1852-1908)
alfa-, beta- og gamma
Ernest Rutherford
(1871-1937)
Geigermüller tæller:
Hans Geiger udviklede Geigertælleren i 1908 sammen med Ernest Rutherford. I starten var den kun udviklet til at kunne spore alfa-partikler. Senere i 1928 forbedrede Hans Geiger og Walther Müller den, så den kunne spore alle former for ioniserende stråling. (Ioniserende stråling er så energirig, at det kan omdanne stoffer, det rammer til ioner)
Geigertælleren virker på den måde, at stråling passerer en tynd membran på sin vej ind i et rør med fortyndet luft. Strålingen løsriver elektroner fra luftens atomer, der omdannes til positive ioner. Elektronerne tiltrækkes af den positivt ladede metalpind midt i røret, og de positive ioner tiltrækkes af rørets metalvæg, som er negativt ladet. Det giver dermed et svagt srømstød, som ved forstrærkning giver et bip i Geigertælleren
Hans Geiger
Geiger-tæller
Alfastråling:
Alfa-partikler består af små positivt ladede partikler. Alfa-partikler er heliumkerner og har massen 4 u. Når en ustabil kerne udsender en alfa-partikel, sker det sådan, at 2 protoner og 2 neutroner sluttes sammen til en heliums kerne. Den frastødes af de andre protoner inde i kernen, og den bliver skubbet ud med stor fart. Det vil sige at protontallet falder med 2, og nukleontallet falder med 4, og der udskydes en heliumskerne.
Alfa-strålingen kan bremses af et stykke papir og luftmolekylerne, da den har en stor massefylde, og den har derfor svære ved at trænge igennem ting. Alfa-partiklen er også næsten 8000 gange tungere end en elektron.
Man kan også afbøje alfa-strålingen med en magnet. alfa-strålen vil blive tiltråkket af sydpolen, da alfa-partiklen er positiv ladet, og sydpolen er negativ.
Betastråling:
Betastråling opstår ved, at en neutron inde i atomkernen bliver lavet om til en proton og en elektron. Protonen bliver inde i kernen, mens elektronen bliver skudt ud med høj fart. Det vil sige, at protontallet stiger med 1, mens neukleontallet forbliver det samme, og en elektron/betapartikel bliver skudt ud fra kernen. Se billedet til højre

En Betapartikel er negativladet, da det er en elektron. Den negativeladede betapartikel vil derfor blive tiltråkket af Nordpolen, som er positiv ladet. Betapartiklen har en forholdsvis lille masse på ca. 1/2000 u(1/1836 u). Da den er meget lille og hurtig i forhold til alfapartiklen, har den lettere ved at trænge igennem luften. Men den kan dog stoppes af en blyplade.
betegnelsen for beta
Betegnelsen for alfa
Gammastråling:
Gammastråling er neutral og vil derfor ikke blive påvirket af magnetfelterne. Gammastrålingen er en elektromagnetisk stråling med uhyre kort bølgelængde. Gammastrålingen bruges til behandling af kræft, da den kan gå igennem kroppen. Det er dog farligt for os at blive bestrålet af gammastråling, da den kan ødelægge de sunde celler.
Gammastråling kan stoppes af beton.
Betegnelsen for gamma
Forsøg 1 - Hvordan man stopper alfa-, beta- og gammastråling:
I dette forsøg skal jeg bruge:
-Alfakilde
-Betakilde
-Gammakilde
-Geigertæller
-papir
-bly

Jeg sætter mit forsøg op som vist til højre, og starter geigertælleren. Jeg viser, at papir kan stoppe alfastråling, og at bly kan stoppe betastråling. Jeg kan ikke vise, hvordan gammastrålingen kan stoppes, men i teorien kan den stoppes af et tykt lag beton -forklaring følger til de forskellige strålinger.
Forsøg 2-Afbøjning af strålingenerne:
I dette forsøg skal jeg bruge:
-En hestesko magnet
-Alfakilde
-Betakilde
-Gammakilde
-Geigertæller

Jeg sætter forsøget op som vist til højre. Jeg starter med at vise og forklare om alfakilden (den vil afbøjes mod sydpolden). Derefter om betakilden(den vil afbøjes mod Nordpolen) og til sidst om Gammakilden( den vil ikke blive afbøjet) - nærmere forklaring føgler.
Forsøg 3 - isotopkort
Atomet består af en atomkerne, som sidder i centrum af atomet, og så et antal elektroner, der befinder sig undenom kernen.
Atomkernen er opbygget af nukleoner som er protoner og neutroner. Protonerne er positivt ladede og neutronerne er neutrale, det vil sige, at kernen er positiv ladet. Elektroner kredser i en bane rundt om kernen. De vil ligge i skaller alt efter hvilket grundstof, det er. Da elektronerne er negativt ladede vil de blive tiltrukket af den positive atomkerne.
En proton og neutron vejer ca. 1 u, mens en elektron ca. vejer 1/2000 u.
Ernest Rutherford
opdagede atomkernen (1911)
I 1932 opdagede den
elngelske fysiker
James Chadwick neutronen
I 1897 opdagede den engelske fysiker J. J. Thomson elektronen
Hvad er isotoper?:
Isotoper er Atomer, hvor antallet af protoner i kernen, er det samme, og antallet af neutroner er forskelligt. Det vil sige at neukleontallet er forskelligt.
Isotoper stammer fra det græske isotopos, som betyder samme plads.
Eksempel på isotoper:
Hydrogen fremkommer oftest som H, det vil sige den kun har en proton. Isotoperne til dette atom er H og H, det er stadig samme grundstof, da de har samme antal protoner, men de nye atomer har flere neutroner. Det er kun, hvis proton antallet ændrer sig, at det er to forskellige grundstoffer.
Et andet eksempel kunne være H O(se tegning til højre). Normalt vand hedder H O og har en masse 18 u. Så har vi HDO som er et mellemtungt vandmolekyle. Det mellemtunge vandmolekyle forekommer ikke så ofte, og kun ca. 1 ud af 3350 vandmolekyler er et mellemtungt vandmolekyle. D'et i det mellemtunge vandmolekyle er et tungt hydrogenatom, som både har 1 proton og 1 neutron. D står for deuterium. HDO har en masse på 19 u, da hydrogen vejer 1 u og det tunge hydrogen vejer 2 u + oxigen som vejer 16 u.
Så har vi tungt vand, som er D O. Da det består af 2 tunge Hydrogenatomer har det en masse på 20 u. Tungt vand er meget sjældent, da der ud af 45 millioner vandmolekyler, kun er 1 tungt vandmolekyle. Det tunge vand bruges i kernereaktorer, da det tunge hydrogenatom er særdeles velegnet til at nedbremse neutronerne.
I dette forsøg viser jeg hvordan man læser et isotopkort
Dette er en rækker med isotoper af samme grundstof
1
1
2
1
3
1
2
2
2
Stabile og ustabile isotoper:
Stabile isotoper er isotoper, der ikke er radioaktive. Ustabile isotoper er radioaktive og henfalder ved udsendelse af alfa, beta- og gammastråling. Jo højere nukleontal jo flere neutroner er der i forhold til protoner. Dette skyldes, at neutronerne er med til at holde atomkernen sammen p.g.a. den stærke kernekræft og forhindre, at den positive frastødning mellem protonerne får kernen til at gå i stykker. Dog vil et stigende nukleontal medføre, at kernen bliver mere ustabil. Dette er årsagen til, at uran er det tungeste grundstof som forekommer i naturen.
Halveringstid:
Når radioaktive stoffer henfalder ved udsendelse af alfa- eller betastråling, nedbrydes stoffets atomer og bliver til andre grundstoffer. Alle radioaktive stoffer har en bestemt halveringstid. Vi indeholder alle det radioaktive stof kulstof-14, som har en halveringstid på 5730 år. Det vil sige, at når vi dør, starter nedbrydningen af kulstof-14, da vi ikke længere indånder kulstof fra atomsfæren. Efter 5730 vil kun halvdelen af kulstoffet være tilbage, efter ydereligere 5730 vil det blive halveret igen o.s.v.
Skema over kulstof-14 halveringstid
Selvom protonerne i atomkernen frastøder hinanden p.g.a. den positive ladning, holdes de sammen af stærke kernekrafter, som virker på partikler, der ligger klods op af hinanden. D.v.s. at disse krafter holder sammen på nukleonerne i kernen (protoner og neutroner). Men nogle af de store atomkerner f.eks. uran isotopen U-235 er sådan opbygget, at den er lige på grænsen til at gå i stykker(da den er ustabil). Dette medfører, at energien fra en neutron, som rammer den ofte vil spalte atomet i to dele. De to nye kerner vil bevæge sig hurtigt fra hianden p.g.a. den elektriske frastødning, og der vil frigives 2-3 neutroner. Samtidig frigives der energi til omgivelserne, og temperaturen vil stige en smule.
Vi er hele tiden udsat for ioniserende stråling, som kommer fra stråling fra jorden som er ca. 0,35 mSv om pr. år (mSv står for millisivert), radon i vores hjem ca. 1 mSv pr. år, kosmisk stråling fra verdensrummet ca. 0,3 mSv og radioaktivestoffer i os selv. Denne stråling kalder vi for baggrundsstråling, den er dog ikke så kraftig i forhold til alfa-, beta- og gammastrålingen.
Den naturlige baggrundstråling har været der lige så længe, jorden har eksisteret, og den har været med i udviklingen af livet har på jorden.
En stor del af baggrundsstrålingen kommer fra vores boliger. Bl.a. kan den radioaktive luftart radon samle sig i rum, som ikke bliver luftet ud. Der kan den omdannes til andre radioaktive stoffer, som sætter sig på støvpartiklerne. Det er ikke selve radonen, der er farlig, men derimod de radioaktive stoffer, som dannes når radon henfalder. Men det er dog kun sundhedsskadeligt, hvis man opholder sig i længere tid, der hvor disse stoffer er.
Den kosmiske stråling vil være større jo længere man kommer op i luften. I 1600 m højde vil strålingen være ca. dobbel så stor som ved jordoverfladen.
I Danmark varierer strålingen fra jorden meget alt efter, hvor i landet man bor. F.eks. er der meget stråling fra jorden på Bornholm, da undergrunden består af granit, og i Vestjylland vil strålingen være meget mindre, da jorden er meget sandet.
Kædereaktion:
Hvis frigjorte neutroner rammer andre uran-235 kerner, fremkaldes nye spaltninger ved frigivelse af neutroner, som så fremkalder endnu flere spaltninger, hvorved der startes en kædeproces. Herved frigives enorme energimængder. Hvis kædeprocessen forløber hurtigt og uhindret, opstår en kraftig eksplosion, som i en atombombe. Hvis man derimod styrer processen, så den foregår langsommere og kontrolleret, kan man udnytte denne energi som i atomkraftværker.
Ukontrolleret kædereaktion
Kontrolleret
kæderaktion
Kernespaltning:
Spaltning af atom
Hvor kommer baggrundsstrålingen fra:
Hvordan virker et atomkraftværk:
Min holdning omkring atomkraft:
Atomkraftværk udnytter en kontrolleret kædeproces til at producere elektricitet via en dampturbine. Der anvendes uran med en større koncentration af uran-235 end i naturligt uran (såkaldt "beriget" uran). Derudover bruges en moderator, som sørger for at kædeprocessen ikke går i stå. Moderatoren sørger for at kun få neutroner opfanges af uran-238 atomer. Som moderatur bruges tungt vand i nogle reaktorer mens man f.eks anvender almindeligt vand i andre (dog skal koncentrationen af uran-235 da være større). I en tungtvandsreaktor anvender man kadmiumsplader til at regulere neutron-mængden og derved sørge for kædeprocessen foregår i et passende tempo. Før høj tempo medfører, at reaktoren bliver for varm og for lav kan medføre at processen går i stå.
-Affaldshåndtering:
Affaldet er højradioaktivt og har en meget lang halveringstid. Det skal derfor opbevares et forsvarligt sted, i flere tusinde år.
-Sikkerheden:
Hvis der sker uheld på et atomkraftværk, kan det have store konsekvenser for både mennesker og miljø. Det vil ikke blot påvirke området i nærheden af atomkraftværket, men også mange km derfra.
-Økonomi:
Det er meget dyrt at bygge og afvikle et atomkraftværk p.g.a. sikkerhedsforanstaltningerne og håndtering af affaldet.
Jeg foretrækker vedvarende energi, fordi man udnytter de naturlige energikilder såsom solenergi, vindenergi, jordvarme og vandkraft. Disse kilder forurener ikke i samme grad som atomkraft, de er vedvarende, co2 neutrale og ikke sundhedsskadelige for miljø og mennesker.
Bestråling af fødevarer:
Bestråling af kræft:
Røgalarm:
Aldersbestemmelse:
Når der kommer røg ind i røgalarmen absorberer røgen alfapartiklerne fra den radioaktive kilde. Det medfører, at ioniseringen af luften bliver mindre, hvorved strømstyrken falder. Dette bevirker, at alarmen starter.
Ved at bestråle fødevarer med gammastråling, slår man bakterier, svampe og insekter ihjel. Disse organismer lever på og af fødevarerne. Ved bestråling forlænger man den tid, maden kan holde sig frisk.
Ved behandling af kræft, bruges radioaktiv isotop Cobalt-60, som udsender gammastråling. Det virker på den måde, at patienten ligger på en briks, mens en Cobalt kanon drejes rundt om patienten således, at svulsten rammes af strålig fra forskellige vinkler, så de sunde celler ikke skades.
Til aldersbestemmelse kan man anvende kulstof-14. Man ser på hvor meget kulstof-14, der er tilbage (da kulstof-14 har en halveringstid på 5730 år), og derudfra kan man finde ud af, hvor gammelt et lig er.
Rutherfords atommodel:
Forsøg- Rutherford og Hans Geiger lavede et forsøg, hvor de sendte alfapartikler mod et guldfolie og videre hen på en zinksulfidskærm, som lyste op når den rammes af alfapartiklerne. En lille brøkdel af de partikler, der ramte foliet, blev afbøjet under forsøget, og Rutherford kunne konstatere at de fleste alfapartikler ville gå igennem foliet uden at ændre retning, men der forekom engang imellem større afbøjninger.
Senere lavede de forsøget igen, hvor de tog zinksulfidskærmen væk, og til deres overraskelse blev nogle få partikler slået tilbage fra guldfoliet. Han konstaterede derfor at alfapartiklerne, som blev stærkt afbøjet eller slået tilbage, måtte have ramt et område i atomet, hvor der var en stærk positiv ladning. Området måtte derfor være uhyr lille i forhold til hele atomets udstrækning.
Efter sine forsøg lavede Ruterford en atommodel:
Et lille område i atomets centrum måtte være positivt ladet. Dette område kaldte han atomets kerne. Udenom atomets kerne kredser der små negative elektroner, ligesom planeterne der kredser rundt om solen.
I 1897 satte den engelske fysiker J. J. Thomson sig for, at finde ud af hvad de usynlige katodestråler bestod af. Derfor konstruerede han et udpumpet rør, som vist på billedet. Han forbandt katoden og anoden til en højspændingskilde så strålerne ville fare forbi anoden og hen mod metalpladen, hvor der var boret et lille hul i. Den ville så løbe gennem hullet og ramme zinksulfidpladen.
Han forbandt derefter aluminiumspladerne til en spændingskilde, øverst - og nederst +.
Det fik strålen til at bøje nedad.
Thomson kunne derfor konstatere, at de små partikler i strålen måtte være negativt ladede.
I 1932 opdagede den engelske fysiker James Chadwick, at når der skydes alfapartikler mod en plade af beryllium, bliver der udsendt nogle neutrale partikler. Han gav disse partikler navnet neutroner. Det lykkedes ham også, at vise, at neutroner har omtrent den samme masse som protoner.
Protonen
Notater-atomalderen
notat
Full transcript