DANE INFORMACYJNE Gimnazjum nr 1 w Swarzędzu szkoła społeczna Fundacji Edukacji Społecznej Ekos ID grupy: 98_65_mf_g1 Opiekun: Elżbieta Paluczek Kompetencja:

Prezentacja na temat: "DANE INFORMACYJNE Gimnazjum nr 1 w Swarzędzu szkoła społeczna Fundacji Edukacji Społecznej Ekos ID grupy: 98_65_mf_g1 Opiekun: Elżbieta Paluczek Kompetencja:"— Zapis prezentacji:

1

2 DANE INFORMACYJNE Gimnazjum nr 1 w Swarzędzu szkoła społeczna Fundacji Edukacji Społecznej Ekos ID grupy: 98_65_mf_g1 Opiekun: Elżbieta Paluczek Kompetencja: Matematyczno-fizyczna Temat projektowy: Spełnione marzenia alchemików. Semestr/rok szkolny: semestr 4 / rok szkolny 2011/2012 2

3 Gimnazjum nr 1 w Swarzędzu szkoła społeczna Fundacji Edukacji Społecznej EKOS

4 Spełnione marzenia alchemików
IV semestr Uczniowska grupa projektowa 98/65/mf/g1 Opiekun Elżbieta Paluczek

5 Spełnione marzenia alchemików – krótkie przedstawienie tematyki projektu
„Od eksperymentów alchemicznych, poprzez odkrycia pierwiastków chemicznych, zjawisk promieniotwórczości, rozpadu i syntezy jąder atomowych, wzbogacała się wiedza o budowie atomu i możliwościach jego przemian. I choć dziś wiemy, że teoretycznie możliwe było by uzyskanie złota z innych pierwiastków, proces ten jest całkowicie nieopłacalny i technicznie trudny do zrealizowania. Znacznie cenniejsze od złota są sztucznie otrzymywane pierwiastki, które leczą, umożliwiają produkcję energii i mają dziesiątki innych zastosowań…” Klaus Hoffmann „Sztuczne złoto” Wiedza Powszechna

6 Cele projektu Przedstawienie podstawowych pojęć związanych z budową materii i atomu. Przedstawienie historii badań i odkryć prowadzących do zrealizowania marzeń średniowiecznych alchemików o przekształceniu innych substancji w złoto. Przedstawienie mechanizmu przekształcania jednych pierwiastków w drugie. Zapoznanie się z życiem i twórczością Marii Curie Skłodowskiej. Ocena fizyki jądrowej jako alchemii XX wieku z punktu widzenia znaczenia dla gospodarki człowieka. Przedstawienie zastosowań promieniotwórczości oraz zagrożeń z nią związanych.

7 Podział zadań 1.Pojęcia wstępne – Jan Wieczorek.
2. Opracowanie informatyczne całej prezentacji – Magda Dyjak. 3. Wybór filmów o Marii Skłodowskiej - Curie, tłumaczenie z języka angielskiego – Klaudia Derendal i Karolina Chrobot. 4. Biografia i quiz o życiu M. Skłodowskiej – Curie – Ela Czerniak i Patrycja Targosz. 5. Ewolucja poglądów na temat budowy materii-Ania Krokowicz i Zuzia Mielewczyk. 6. Prawo rozpadu promieniotwórczego – Marcin Przybylski i Piotr Kaczmarek. 7. Zastosowania promieniotwórczości – Magda Dyjak i Jan Wieczorek. 8. Zagrożenia związane z promieniotwórczością – Kamil Mieczyński i Jędrek Łomżyński. 9. Ilustracje do historii pewnego alchemika – wszyscy. 10. Modele atomu oraz modele reakcji jądrowych – wszyscy.

8 Pojęcia wstępne – jądro atomowe
domowechemicum.blogspot.com efizyka.win.pl

9 Pojęcia wstępne Nukleon – wspólna nazwa dla protonów i neutronów
Nuklid – jądro atomowe Liczba atomowa Z– liczba protonów jądra danego pierwiastka Liczba masowa A – wyraża liczbę protonów i neutronów danego pierwiastka Izotopy – odmiany pierwiastka różniące się liczbą neutronów (liczbą masową)

10 Pojęcia wstępne Okres połowicznego zaniku – czas rozpadu połowy jąder danego pierwiastka, charakteryzuje dany pierwiastek. Przemiana jądrowa – przemiana jądra atomu Rozszczepienie – rozpad jądra atomowego na części, któremu towarzyszy emisja cząstek lub promieniowania energii Reakcja łańcuchowa – reakcja rozszczepienia jądra, która wywołuje kolejne rozszczepienie bez potrzeby udziału następnego czynnika inicjującego. Masa krytyczna – najmniejsza ilość paliwa jądrowego potrzebna do wywołania reakcji łańcuchowej. Równoważność masy i energii – E=mc2 Synteza jądrowa –reakcja łączenia się jąder lekkich pierwiastków w jądra cięższych pierwiastków (nukleosynteza), jądra posiadają dodatni ładunek elektryczny i wzajemnie się odpychają, ich zbliżenie się do siebie na odległości, przy których przyciąganie powodowane przez oddziaływanie silne (jadrowe) przezwycięży to odpychanie. Najłatwiej osiąga się to w wysokich temperaturach (większych niż 107 K), stąd reakcje syntezy jądrowej nazywane są reakcjami termojądrowymi. portalwiedzy.onet.pl

11 Pojęcia wstępne http://portalwiedzy.onet.pl fizyka.net.pl
Promieniowanie Alfa – rozpad jądra atomowego z emisją cząstki α - jądra atomu helu 4He emitowanego przez niektóre substancje promieniotwórcze lub w wyniku reakcji jądrowych. Cząsteczka alfa zbudowana jest z 2 protonów i 2 neutronów, ma więc ładunek elektryczny równy +2 ładunku elementarnego. Po rozpadzie alfa powstaje jądro atomowe o liczbie masowej A mniejszej o 4 i liczbie atomowej Z mniejszej od 2 względem jądra pierwotnego.  Promieniowanie Beta β - rozpad jądra promieniotwórczego, w wyniku którego z jądra emitowana jest cząstka β, czyli (rozpad beta minus)  elektron (negaton) i neutrino elektronowe lub (rozpad beta plus) pozyton i neutrino elektronowe. W pierwszym przypadku liczba atomowa Z nowo powstałego jądra jest większa o jeden od Z jądra macierzystego, w drugim - zmniejsza się o jeden. Liczba masowa jądra A nie ulega zmianie w rozpadzie beta. Odkryto też odwrotny rozpad beta, tzn. reakcję zmiany Z jądra wywołaną oddziaływaniem neutrina (lub antyneutrina) z emisją cząstki beta jako produktu reakcji. fizyka.net.pl

12 Pojęcia wstępne Gamma promieniowanie, strumień kwantów gamma, promieniowanie elektromagnetyczne. W otaczającym nas środowisku istnieje naturalne tło promieniowania gamma, którego źródłem są pierwiastki gamma promieniotwórcze zawarte w skorupie ziemskiej oraz promieniowanie kosmiczne. Ciężka woda – woda, w której wodór jest całkowicie albo częściowo zastąpiony deuterem, czyli izotopem wodoru zawierającym 1 neutron, w przeciwieństwie do zwykłego wodoru, który nie zawiera neutronu. Ciężka woda jest stosowana w reaktorach jądrowych jako moderator (nie paliwo). Niedobór masy – w rzeczywistości jądro atomu waży mniej niż to wynika z zsumowania masy protonów i neutronów. Różnica ta to tzw niedobór masy= masa protonów+ masa neutronów – M (masa jądra) Δm=Z*mp+(A-Z)*mn-Mj Energia wiązania atomowego – energia równoważna niedoborowi masy zgodnie z wzorem Einsteina uzyskiwana w procesie rozszczepienia jąder. brasil.cel.agh.edu.pl

13 Przykład – brom Z=35 Δm – niedobór masy A=79 A-Z=44 neutrony Δm=35
Przykład – brom Z= Δm – niedobór masy A=79 A-Z=44 neutrony Δm=35*mp+44*mn*35-Mj Ej=Δm*c2

14 Z historii alchemii Historia alchemii to historia chemii wzbogacona o teatralne i prestidigatorskie sztuczki, które miały przekonać widzów, że złoto można uzyskać z przemiany rtęci, cyny, ołowiu lub srebra po dodaniu do niego tajemniczego czerwonego proszku zwanego kamieniem filozoficznym. Marzenia o bogactwie pobudzały szybki rozwój tej nauki. Dzięki eksperymentom służącym wynalezieniu sposobu produkcji złota odkryto najważniejsze tajemnice budowy świata natury. Najbardziej znanym eksperymentem, który jeszcze długo po śmierci jego autora pozostawał niewyjaśniony było doświadczenie Wenzela Seylera na zlecenie cesarza Leopolda I panującego w latach Wenzel Seyler był zakonnikiem klasztornym w Pradze, którego w roku przywiodły do cesarskiej stolicy wieści o barwnym życiu alchemików na dworze Leopolda I. Skradłszy jakiś czerwony proszek jednemu ze swych zakonnych braci udał się do Wiednia z zamiarem poświęcenia się sztuce robienia złota……

15 Historia pewnego alchemika …
W 1676 r. mnich Wenzel Seyler dotarł na dwór cesarski. Leopold I był nieufny w stosunku do niego, lecz pozwolił wykonać pokazowe doświadczenie, które miało udowodnić, że Wenzel nie jest kolejnym oszustem. Mnich wzbudził ogromny podziw, gdy udało mu się zamienić w złoto miedzianą miseczkę z czerwonym proszkiem. Seyler postanowił pójść o krok dalej i zamienił rtęć w bryłkę złota. Po tym pokazie cesarz zaniósł próbkę złota do złotnika, a ten orzekł, że jest to jedna z najczystszych, jakie miał okazję badać. Cesarz był zachwycony. Kazał Seylerowi zamienić cynę w złoto, a gdy i ta próba zakończyła się sukcesem, postanowił, że ze złota tworzonego przez Seylera mają być bite monety. Samego mnicha mianował nadwornym chemikiem i szczodrze go wynagrodził. Seyler żył do końca swoich dni w dostatku na królewskim dworze, a jego tajemnica pozostawała nieodkryta jeszcze przez wiele stuleci. Opracowała Zuzia Mielewczyk

16 Komiks narysowany przez Patrycję Targosz i Klaudię Derendal

17 Inne ilustracje do historii Seylera
Komiks w wykonaniu Elżbiety Czerniak

18 I jeszcze jedna ilustracja…
…wykonana przez Marcina Przybylskiego i Piotra Kaczmarka

19 Medalion Seylera

20 Od promieniowania Rentgena do „sztucznego złota”
1. Odkrycie promieni Roentgena 1895 2. Odkrycie promieniowania uranu – Becquerel 1896 3. Odkrycie pierwiastków promieniotwórczych – polonu i radu – Maria Skłodowska- Curie i Piotr Curie 1898 4. Konsternacja naukowego świata chemików lawinowymi odkryciami kolejnych „pierwiastków promieniotwórczych”, które okazały sie być izotopami mniej licznych pierwiastków. 5. Uporządkowanie układu okresowego pierwiastków przy pomocy liczby atomowej, a nie liczby masowej (masy atomowej). Każdy pierwiastek emituje określone widmo promieniowania rentgenowskiego, odpowiadające jego liczbie atomowej. (Henry Moseley) 6. Odkrycie elektronów, protonów i neutronów – teoria budowy atomu Thomson, Rutherford, Bohr. 7. Naturalne reakcje jądrowe. 8. Sztuczne reakcje jądrowe – Rutheford (azot+ α), Irena Curie (aluminium+ α), Fermi (fluor + neutrony) 9. Spełnione marzenia alchemików - sztuczne złoto. 10. Cenniejsze niż złoto, czyli zastosowania promieniotwórczości.

21 Odkrycie promieni Roentgena 1895
Fotografia obok ma znaczenie historyczne, przedstawia bowiem widok ręki żony Roentgena otrzymany na kliszy fotograficznej z pomocą odkrytego przez Roentgena promieniowania.

22 Odkrycie promieniowania uranu – Becquerel 1896
Po lewej jedna z błon fotograficznych przechowywana w całkowitej ciemności w szufladzie zaczerniona przypadkowo przez promieniowanie soli uranu, które leżały obok niej.

23 Odkrycie nowych pierwiastków promieniotwórczych – polon i rad
Maria Skłodowska- Curie kontynuując badania Henriego Becquerela odkrywa, a potem wraz z mężem wyodrębnia dwa nowe pierwiastki promieniotwórcze – polon i rad

24 Najsławniejsza kobieta świata
Warto obejrzeć filmy o Marii Skłodowskiej – Curie Znalezione i przedstawione przez Klaudię Derendal i Karolinę Chrobot

25 Prezentacje wykonane przez naszych uczniów
Życie i twórczość Marii Skłodowskiej- Curie ( Ela Czerniak i Patrycja Targosz) Rozwój teorii na temat budowy atomy (Ania Krokowicz i Zuzia Mielewczyk) Promieniotwórczość naturalna – rozpad jednych pierwiastków w drugie. (Marcin Przybylski i Piotr Kaczmarek) Zastosowanie izotopów promieniotwórczych (Magdalena Dyjak i Janek Wieczorek) Negatywne skutki promieniotwórczości (Kamil Mieczyński i Jędrek Łomżyński)

26 Życie i twórczość Marii Skłodowskiej- Curie
opracowały: Ela Czerniak i Patrycja Targosz

27 „DZIESIĘĆ NAJWAŻNIEJSZYCH FAKTÓW Z ŻYCIA MARII SKŁODOWSKIEJ CURIE”
W 1903 roku małżeństwo Curie (wraz z Henrim Becquerelem) otrzymali nagrodę Nobla badania nad odkrytym przez Becquerela zjawiskiem promieniotwórczości W 1911r. otrzymała po raz drugi Nagrodę Nobla z chemii za wydzielenie czystego radu. Została prekursorem nowej gałęzi chemii – radiochemii. Po wojnie szefowała Instytutowi Radowemu w Paryżu i jednocześnie jeździła po świecie, gdzie pomagała poprzez swoją fundację zakładać medyczne instytuty leczenia chorób nowotworowych. Zmarła 4 lipca 1934 roku w alpejskiej klinice w Passy na aplazję szpiku, czyli zanik elementów krwiotwórczych w szpiku kostnym, spowodowany najprawdopodobniej wysokimi dawkami promieniowania pochłoniętymi podczas badań nad promieniotwórczością. Maria Skłodowska-Curie urodziła się w 1867 roku w Warszawie. W 1891 roku wyjechała do Francji, gdzie podjęła studia na Sorbonie. Ukończyła fizykę i matematykę. Wyszła za mąż za Piotra Curie - 25 lipca 1895 roku. Sprawdziła, że promieniowanie związków uranu jest wprost proporcjonalne do zawartości tego pierwiastka w danym związku. W 1898 roku ogłosiła (wraz z mężem) odkrycie dwóch nowych pierwiastków promieniotwórczych - polonu i radu.

28 HISTORIE Z ŻYCIA UCZONEJ
Skłodowskie we Francji Po śmierci matki siostry Skłodowskie nie zamierzały zrezygnować z dalszej edukacji i dążenia do kariery. Wspólnie ustaliły, iż najpierw starsza Bronisława będzie pracowała, by Maria mogła się kształcić. Później, rzecz jasna, kobiety miały zamienić się rolami. FAŁSZ

29 HISTORIE Z ŻYCIA UCZONEJ
Ateistka Maria Skłodowska-Curie odrzuciła religię już jako nastolatka. Na jej postawę wpłynęła śmierć matki, którą straciła jeszcze jako dziewczynka.  Jako osoba nie wierząca, Maria nie zdecydowała się na ślub kościelny. Ślub z Piotrem Curie był wyłącznie ślubem cywilnym. PRAWDA

30 HISTORIE Z ŻYCIA UCZONEJ
Nieszczęśliwy romans z Kaziem. W wieku 18 lat młoda Maria wyjechała do Warszawy do domu państwa Żórawskich w Szczukach, gdzie objęła posadę guwernantki. Chciała zarobić trochę pieniędzy, aby móc później studiować fizykę i matematykę w Paryżu. Kazimierz, najstarszy z rodzeństwa Żórawskich, o rok starszy od Marii, od razu wpadł jej w oko. W końcu mężczyzna odwzajemnił uczucie kobiety i wkrótce postanowili się pobrać. Rodzice Kazia, kiedy dowiedzieli o uczuciach łączących parę, natychmiast odmówili synowi wydania zgody na małżeństwo. Nie chcieli, aby ich pierworodny ożenił się ze zwykłą guwernantką bez grosza przy duszy. Kazimierz z kolei nie chciał się sprzeciwiać rodzinie i wolał kontynuować studia rolnicze w Warszawie i całkowicie zerwać kontakt ze Skłodowską. PRAWDA

31 HISTORIE Z ŻYCIA UCZONEJ
Odwiedziny. W 1894 roku Maria Skłodowska ukończyła studnia matematyczne. Pojechała na wakacje do Polski. Bardzo tęskniła za rodziną i krajem. W ojczyźnie postanowiła zaszaleć. Jak wiemy, Maria była kobietą bardzo kochliwą i umiejącą dobrze się bawić. Robiąc sobie roczną przerwę od nauki, spotykała się po kryjomu z Robertem, narzeczonym swojej przyjaciółki. W końcu, gdy romans wyszedł na jaw, urażona przyjaciółka (która pracowała jako dziennikarka) napisała o Skłodowskiej nieprzychylny artykuł opisujący jej lekkie obyczaje i całkowite oddanie mężczyznom. Po tym fakcie kobieta stwierdziła, iż nauka bardziej jej wychodzi, niż kontakty z płcią przeciwną, po czym wyjechała na studia fizyczne do Paryża. FAŁSZ

32 QUIZ O MARII SKŁODOWSKIEJ - CURIE
Wszyscy członkowie rodziny Marii Skłodowskiej lubili się uczyć. Rodzice byli nauczycielami, siostra Bronia studiowała medycynę, brat Józef również był lekarzem, a Helena kontynuowała tradycję rodzinną i również była nauczycielką. Maria Skłodowska Curie była kobietą bardzo wszechstronną. W wolnym czasie pisała wiersze. Jednym z jej najlepszych utworów jest „Oda do pierwiastka”. Curie była wyczerpana tyloma latami pracy. Schudła w krótkim czasie aż 10 kg. Jej mąż również nie czuł się dobrze. Gdy bolała go ręka, postanowił sprawdzić na własnej skórze efekty promieniowania związków radu. Ku ich zdziwieniu, rany goiły się w bardzo szybkim tempie. Rad, który odkryła Curie wysyłał promieniowanie tysiąc razy silniejsze niż uran. Kolejną niezwykłą właściwość radu polegała na tym, że był zdolny przekazywać swoją radioaktywność ciałom znajdującym się w pobliżu. PRAWDA FAŁSZ FAŁSZ PRAWDA

33 QUIZ O MARII SKŁODOWSKIEJ - CURIE
PRAWDA Po upływie stu lat od śmierci państwa Curie ich ubrania oraz rzeczy osobiste nadal są napromieniowane. Druga córka państwa Curie, Eva, była socjalistką, wraz z mężem wstąpiła do Partii Socjalistycznej. Jako jedna z trzech kobiet uczestniczyła w utworzonym roku 1936 koalicyjnym rządzie Frontu Ludowego, w którym była sekretarzem stanu ds. badań naukowych. Państwo Curie byli bardzo zajętymi osobami. Marii w pracy nie przeszkodziły nawet narodziny córek- wnuczkami zajmowała się babcia, matka Piotra. Córka państwa Curie, Irene, poszła w ślady rodziców i została fizykochemiczką. W 1935r. otrzymała wraz z mężem nagrodę Nobla za odkrycie sztucznej promieniotwórczości (syntezy nowych nuklidów promieniotwórczych). FAŁSZ FAŁSZ PRAWDA

34 Maria Skłodowska - Curie
Powrót do spisu treści

35 opracowały: Ania Krokowicz, Zuzanna Mielewczyk
Rozwój teorii na temat budowy atomu opracowały: Ania Krokowicz, Zuzanna Mielewczyk

36 Poglądy Arystotelesa „Materia jest ciągła i składa się z jednolitych substancji.” Źródło: bryk.pl

37 Pogląd Demokryta „Materia składa się z bardzo małych, niepodzielnych cząstek - atomów i próżni.” Pogląd Demokryta, mimo, że był bliższy prawdy, niż pogląd Arystotelesa, został wyparty, ponieważ Arystoteles był w tamtych czasach bardziej szanowanym filozofem. Źródło: bryk.pl

38 Poglądy Johna Daltona (1803 r.)
„Materia zbudowana jest z trwałych, niepodzielnych atomów” Źródło: bryk.pl.

39 Poglądy Thomsona (XIX w.)
W 1896 r. Thomson odkrył elektron. Według niego atom to kula elektryczności dodatniej, w której tylko gdzieniegdzie rozmieszczone były elektrony o ładunku ujemnym równoważące ładunek dodatni całej kuli Model atomu Thomsona często nazywany jest potocznie "ciastem z rodzynkami„. Źródło: bryk.pl

40 Patrycja i Klaudia przygotowują model

41

42 Doświadczenie Wyobraźcie sobie stóg siana, do którego strzelamy pociskiem. Jak zachowa się stalowa kulka trafiając w stóg siana z dużą prędkością? Kulka oczywiście przeleci przez stóg niewiele zmieniając swój kierunek i prędkość. Jaki jest związek między opisanym doświadczeniem, a eksperymentem Rutherforda?

43 Eksperyment Rutherforda
Obejrzyjmy film ilustrujący ten eksperyment Eksperyment polegał na przepuszczaniu przez atomy złota (cienka złota folia) cząstek alfa, które uległy rozproszeniu w różnych kierunkach. Stąd wniosek, że ta część cząstek, która przeszła przez folie nie zmieniając kierunku musiała trafić na pustą przestrzeń, zaś te które odskakiwały do tylu musiały trafić na twarde jądro, od którego nastąpiło odbicie. Źródło: atomistyka.pl

44 Eksperyment Rutherforda
Źródło: bryk.pl

45 Teoria Rutherforda (1911 r.)
Interpretując ten eksperyment Rutherford ustalił, że w atomie znajduje się dodatnio naładowane jądro, w którym skoncentrowana jest prawie cała masa atomu. Dookoła jądra jest pusta przestrzeń, w której po odpowiednich torach krążą maleńkie i lekkie elektrony. Żródło: bryk.pl

46

47 Teoria Bohra (1913 r.) Obejrzyjcie najpierw film:
Elektrony krążą wokół jądra po torze ściśle określonym energetycznie zwanym orbitą stacjonarną, elektron może zmienić orbitę gdy odda lub pobierze energię Źródło: bryk.pl

48 Teoria kwantowa Atom składa się z dodatniego jądra w skład którego wchodzą protony i neutrony, jądro każdego atomu otacza chmura elektronów, których położenie jest niemożliwe do ustalenia. W modelu kwantowym mówi się jedynie o prawdopodobieństwie znalezienia się elektronu w danym obszarze. Elektrony mają własności falowe. Źródło: bryk.pl

49

50 Poglądy na budowę atomu -podsumowanie
Na zakończenie obejrzyjcie zobaczcie teledysk piosenki, która przedstawi jeszcze raz skróconą historię ewolucji poglądów na temat budowy atomu. Powrót do spisu treści

51 Promieniotwórczość naturalna – rozpad jednych pierwiastków w drugie.
Opracowali: Marcin Przybylski i Piotr Kaczmarek

52 Promieniotwórczość naturalna
Odkryta przez Becquerela, zbadana przez Rutherforda jako promieniowanie alfa, beta i gamma, a w końcu wyjaśniona jako przemiana jednych pierwiastków promieniotwórczych w drugie. (uranu w rad, radonu w hel…) Następowała powoli jak np. uran (1kg uranu zmienia się w 10 g ołowiu przez około 60 mln lat), lub bardzo szybko jak np. frans open.agh.edu.pl

53 Podstawowe informacje
Jest procesem przypadkowym. Nie można powiedzieć , które jądra z badanej próbki rozpadają się w czasie Δt, ale można określić i zmierzyć prawdopodobieństwo, że dane jądro rozpadnie się w czasie Δt. Pierwiastek promieniotwórczy ma określony, charakterystyczny dla siebie czas, w którym rozpada się połowa promieniotwórczych jąder, nazywany czasem połowicznego rozpadu. Jego wartość dla różnych pierwiastków promieniotwórczych jest różna i zawiera się w granicach od ułamków sekundy do miliardów lat. Substancje promieniotwórcze charakteryzuje aktywność promieniotwórcza, której jednostką jest bekerel (Bq).

54 Wzór rozpadu Oznacza to, że liczba jąder po upływie czasu t, będzie ilorazem początkowej liczby jąder i liczby 2 do potęgi upływu czasu t, podzielonego przez czas połowicznego rozpadu T. interklasa.pl

55 Wzór rozpadu Spróbujmy wyjaśnić ten wzór za pomocą przykładu.
Ilość jąder jodu (I), po upływie 16 dni, których początkowo było jąder będzie po 16 dniach wynosić 100/(2 do potęgi t/T) , gdzie t/T=16/8=2 (16dni/8dni) Nt=100/4=25 jąder.

56 Datowanie węglowe Datowanie radiowęglowe to metoda badania wieku przedmiotów oparta na pomiarze proporcji między izotopem promieniotwórczym węgla 14C a izotopami trwałymi 12C i 13C. Im mniej izotopu 14 C, tym starszy przedmiot. Metoda dostępna w wielu laboratoriach, również w Polsce, opracowana została przez Willarda Libby’iego i jego współpracowników w Libby otrzymał za tę pracę nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1960 roku.

57 Datowanie węglowe W górnych warstwach atmosfery pod wpływem neutronów promieniowania kosmicznego cały czas zachodzi proces przemiany 14N w radioaktywny 14C w myśl reakcji: Węgiel ten następnie rozchodzi się równomiernie w atmosferze i pod postacią dwutlenku węgla wchodzi poprzez fotosyntezę do organicznego obiegu węgla w przyrodzie. Tak długo jak organizm żyje, wymienia materię z otoczeniem i proporcje węgla radioaktywnego do stabilnego w materii żywej są podobne jak w atmosferze. Sytuacja zmienia się jednak, gdy tylko organizm umrze - wymiana przestaje zachodzić, a izotop 14C z czasem rozpada się według reakcji: Jego udział spada o połowę co każde około 5740 lat (jest to tzw. czas albo okres połowicznego rozpadu). Zanik izotopu 14C w stosunku do jego początkowej ilości przedstawia poniższa tabela.

58 Doświadczenie komputerowe
(doświadczenie „połowiczny rozpad”) W tym doświadczeniu widzimy jak zmienia się liczba jąder które uległy już rozpadowi, oraz liczba jąder, które pozostają nienaruszone. Za pomocą suwaka, możemy zmieniać czas połowicznego rozpadu. Na wykresie, są pokazane graficznie ilości jąder które uległy rozpadowi i nie.

59 Doświadczenie z rzutem monetą, symulujące rozpad promieniotwórczy
Przeprowadziliśmy doświadczenie symulujące rozpad jąder atomów promieniotwórczych. Rzucaliśmy monetami, a następnie odsuwaliśmy te, na których wypadła reszka. Liczyliśmy pozostałe monety, to znaczy tylko te, na których wypadł orzeł. Po każdym rzucie, pozostawała nam mniej więcej połowa rzuconych monet, tak jak po każdym okresie połowicznego rozpadu zostaje połowa początkowej liczby jąder pierwiastka promieniotwórczego.

60 Przykładowe zadania: 100.000.000 atomów
1. Ile wynosi lizard atomów radu, po upływie 4860 lat? Do reakcji użyliśmy atomów radu. Czas połowicznego rozpadu radu wynosi 1620 lat. atomów

61 Przykładowe zadania 2880 atomów
Badanie atomów pewnego meteorytu, wykazuje, że znajduje się w nich 90 atomów, z czego 10% atomów węgla, a pozostałe 90% to pierwiastki praktycznie nie rozkładające się. Wiadomo, że meteoryt powstał lat temu. Ile atomów meteoryt miał gdy powstał? Czas połowicznego rozpadu węgla wynosi lat. 2880 atomów

62 Źródła: prezentacja multimedialna o promieniotwórczości autorzy prezentacji: Wojciech Górka, Michał Sobkowicz, Daniel Zapotoczny, Bartłomiej Maksymiak Powrót do spisu treści

63 Przykłady reakcji rozpadu pierwiastków promieniotwórczych

64 Pierwsza sztuczna przemiana
Ernest Rutherford jest odkrywcą pierwszej sztucznej przemiany jednego pierwiastka w drugi – azotu w tlen fizykajadrowa4tr2.blogspot.com

65 Sztuczna promieniotwórczość
Dalsze badania nad sztuczną promieniotwórczością z pozwodzeniem badali Irena Curie z mężem Fryderykiem Joliot Udało im się wywołać rozpad jadra aluminium na nietrwałe jądro promieniotwórczego fosforu i neutron, i dalej na pozyton i trwałe jadro izotopu krzemu. Następny krok na drodze do realizacji marzeń alchemików postawił Enrico Fermi metodycznie badając reakcję kolejnych pierwiastków na bombardowanie cząsteczkami alfa lub strumieniami neutronów. Efekty badań nad sztuczną promieniotwórczością przyspieszyły wraz z pojawieniem się cyklotronu.

66 Fantazje naukowców na temat produkcji złota z rtęci
W ten sposób naukowcy wyobrażali sobie realizacje marzeń alchemików o złocie. Jednak nikomu nie udało się tych reakcji wprowadzić w życie.

67 Nasze fantazje na temat jądrowych przemian pierwiastków
Praca wykonana przez Magdalenę Dyjak i Piotra Kaczmarka

68 Nasze fantazje na temat jądrowych przemian pierwiastków
Madzia i Piotr

69 Nasze fantazje na temat jądrowych przemian pierwiastków
Praca wykonana przez Marcina Przybylskiego i Janka Wieczorka

70 Nasze fantazje na temat jądrowych przemian pierwiastków
Marcin i Janek

71 Nasze fantazje na temat jądrowych przemian pierwiastków
Wykonana przez Karolinę Chrobot i Zuzię Mielewczyk

72 Nasze fantazje na temat jądrowych przemian pierwiastków
Wykonane przez Kamila Mieczyńskiego i Jędrka Łomżyńskiego

73 Spełnione marzenie Spełnienie marzenia zrealizowane zostało w końcu przez amerykańskiego fizyka Artura Dempstera w 1935 roku w następującej reakcji:

74 Po co nam złoto? Zrealizowane marzenie alchemików nie przyniosło przełomu w dzisiejszym świecie. Dalej wydobywa się je tradycyjnymi metodami i rynki finansowe nie zachwiały się wskutek możliwości przekształcania innych pierwiastków w złoto. Fizyka jądrowa ma jednak dużo cenniejsze zastosowania niż produkcja tego najcenniejszego do tej pory na ziemi kruszca, o czym opowie następna prezentacja….

75 Zastosowania izotopów PROMIENIOTWÓRCZYCH prezentacja opracowana przez
Magdalenę Dyjak i Jana Wieczorka

76 Zaczynamy od….. Izotopy promieniotwórcze – pierwiastki lub odmiany pierwiastków (izotopy) których jądra atomów są niestabilne i samorzutnie ulegają przemianie promieniotwórczej. W wyniku tej przemiany powstają inne atomy, cząstki elementarne.

77 Izotopy promieniotwórcze film:

78 Spis treści 1. Izotopy promieniotwórcze i ich zastosowanie w przemyśle
2. Radiacyjne utrwalanie żywności 3. Promieniowanie rentgenowskie w diagnostyce medycznej 4. Promieniowanie z naturalnych źródeł promieniotwórczych rad, radon 5. Zastosowanie promieniowania w badaniach diagnostycznych krwi, tarczycy, wątroby, mózgu, nerek, płuc, śledziony, serca i układu krążenia. 6. Zastosowanie energii jądrowej.

79 Izotopy promieniotwórcze i ich zastosowanie w przemyśle i diagnostyce techniczno - użytkowej
Przemysł Stosowane są w wielu dziedzinach badań technicznych. Przy ich pomocy można z zewnątrz śledzić przemieszczanie się płynów w układzie. 79

80 Radiacyjne utrwalanie żywności
Radiacyjna metoda konserwacji żywności jest coraz częściej stosowana w praktyce. Główne jej atuty to: zapobieganie psuciu się żywności poprzez eliminacje bakterii, pleśni, grzybów i pasożytów powodujących jej rozkład; eliminacja drobnoustrojów chorobotwórczych do poziomu zapewniającego bezpieczeństwo konsumpcji; przedłużenie okresu składowania świeżych owoców i warzyw poprzez hamowanie naturalnych procesów biologicznych - dojrzewania, kiełkowania, starzenia się produktów.

81 Promieniowanie rentgenowskie w diagnostyce medycznej
Promieniowanie rentgenowskie (w wielu krajach nazywane promieniowaniem X lub promieniami X) – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, które jest generowane podczas wyhamowywania elektronów. Znanym skrótem nazwy jest promieniowanie rtg.

82 Promieniowanie z naturalnych źródeł promieniotwórczych rad, radon
Radon – Radon jest pierwiastkiem stosowanym w medycynie – naturalnie występujące wody radonowe stosuje się do kąpieli w rehabilitacji chorób narządów ruchu. Kąpiele radonowe stosowane są też dla leczenia cukrzycy, chorób stawów, chorób tarczycy oraz schorzeń ginekologicznych Rad – Najważniejsze związki radu to sole Ra2+ (chlorek i węglan) które były używane w terapii nowotworowej i do produkcji farb luminescencyjnych. Obecnie rad nie jest już stosowany, ze względu na dużą radioaktywność, powodującą białaczkę u osób uczestniczących w produkcji soli radu.

83 Zastosowanie promieniowania w badaniach diagnostycznych wątroby nerek oraz układu oddechowego i wentylacji płuc Izotopowe badania układu oddechowego dotyczą ukrwienia i wentylacji płuc. Należą do nich: - Scyntygrafia perfuzyjna (Badanie stopnia ukrwienia mięśnia sercowego). - Scyntygrafia wentylacyjna (badanie polegające na ocenie wentylacji płuc). Do badań wątroby i nerek należą : Scyntygrafia wątroby i śledziony (pozwala na ocenę struktury narządu). - Scyntygrafia czynnościowa wątroby i dróg żółciowych (ocena sprawności miąższu wątrobowego).

84 Najważniejszym zastosowanie fizyki jądrowej jest jednak produkcja energii elektrycznej
niusy.net

85 Najważniejsi producenci energii jądrowej
Powrót do spisu treści

86 Negatywne skutki promieniotwórczości opracował Kamil Mieczyński i Jędrzej Łomżyński

87 Promieniotwórczość i jej zagrożenia
Promieniowanie jest obecne w przyrodzie od zawsze, a fale są wysyłane w różnym stopniu przez wszystko co nas otacza. Samo pojęcie oznacza zdolność jąder atomu do rozpadu. Małe dawki promieniowania, jakie generuje np. woda są niezauważalne i zupełnie nieszkodliwe dla człowieka. Problem zaczyna się z pierwiastkami promieniotwórczymi, czyli radioaktywnymi…

88 Pierwiastki promieniotwórcze
Pierwiastkami takimi nazywamy te, które mają krótki czas połowicznego rozpadu, czyli widoczny wpływ na otoczenie. Najczęściej spotykane pierwiastki promieniotwórcze to: Uran Rad Radon (bezbarwny gaz, pochodny radu) Polon Tryt (izotop wodoru) Pluton jak i inne z grupy aktynowców

89 Występowanie pierwiastków promieniotwórczych
Wspomniane pierwiastki wstępuję w rudzie uranu, gdzie rzecz jasna obok podstawowego uranu można znaleźć rad i polon. Pluton zaś występuje w przyrodzie w naprawdę ŚLADOWYCH ilościach, więc jest otrzymywane sztucznie. Największym producentem rudy uranu na świecie jest Kanada. W Polsce również występuję złoża tego surowca, jednak nie są zbyt wydajne, by prowadzić wydobycie.

90 Jednostki promieniotwórczości
Podstawowe jednostki opisujące zjawiska promieniotwórcze to: Bekerel 1Bq- informuje o aktywności promieniotwórczej pierwiastków. Próba ma aktywność 1Bq gdy w czasie 1s zachodzi w niej 1 rozpad jądra atomowego. Bomba atomowa, która spadła na Hiroszimę wytworzyła substancję o aktywności 8*1024 Siwert 1Sv- informuje nas jaką wartość promieniowania może przyjąć ciało człowieka bez uszczerbku na zdrowiu. Wyraża się ją w odniesieniu do jakiegoś przedziału czasowego. Roczna dawka od promieniowania naturalnego w Polsce wynosi ok. 3 mSv, natomiast dawka graniczna dla ratowników pracujących w Japonii wynosi 250 mSv.

91 Wpływ promieniowania na organizm ludzki
Duże dawki promieniowania mogą prowadzić do trwałych uszkodzeń ciała lub śmierci człowieka. U osób napromieniowanych występuję tzw. choroba popromienna, wywołana przez szkodliwość pierwiastków promieniotwórczych. Jej objawy wahają się w zależności od przyjętej dawki promieni: od zwykłego osłabienia aż do natychmiastowej śmierci. W 2006 roku sól polonu, dodana do herbaty Aleksandra Litwinienki, rosyjskiego dysydenta i byłego oficera KGB, spowodowała jego śmierć 23 dni po otruciu.

92 Czy mieszkamy w elektrowni atomowej?
W budynkach również pojawia się promieniowanie. Pochodzi ono z materiałów użytych do budowy obiektu, jak i radonu, który jako gaz z łatwością może dostać się do wewnątrz. Podstawowym materiałem generującym takie promieniowanie jest azbest, czyli doskonały izolator cieplny stosowany do uszczelniania budynków, szczególnie bloków. Od 1997 roku w Polsce już się go nie używa, a z istniejących budynków jest on usuwany i zastępowany bezpiecznymi materiałami.

93 SPOKOJNIE!!! Obecność promieniowania w budynkach nie oznacza zagrożenia dla ludzkiego zdrowia (no może poza zbyt długim mieszkaniem obok tony azbestu). Obecnie przepisy dotyczące właśnie tego zagadnienie jak i promieniotwórczości materiałów budowlanych są jednymi z najbardziej rygorystycznie przestrzeganych w polskim prawie.

94 Ochrona przed promieniowaniem
Sposobami ochrony przed promieniowaniem są: ustalanie dopuszczalnych norm napromienienia (dawka graniczna), kontrola dawek otrzymywanych przez ogół ludności i pracowników narażonych zawodowo na promieniowanie, monitoring środowiska, optymalizacja lokalizacji urządzeń i obiektów jądrowych oraz nadzór nad ich eksploatacją, zabezpieczanie odpadów promieniotwórczych. Ochroną przed promieniowaniem zajmuje się wiele instytucji, a najważniejszą z nich jest „International Atomic Energy Agency (IAEA)”, w Polsce „Centralne labolatorium Ochrony Radiologicznej (CLOR).

95 Pomiar stężenia radonu w codziennym miejscu pobytu
Do przeprowadzenia tego doświadczenia potrzebne były dwa detektory w kształcie walca. Wewnątrz znajdowała się specjalna folia, czuła na uszkodzenia spowodowane przez cząstki radonu. Ekspozycja trwała dwa miesiące. Do wytrawienia foli detektora potrzeba wyspecjalizowanej pracowni chemicznej, której nasza szkoła nie posiada. Wynik zostanie odczytany 10 stycznia 2012 roku przez Centralne laboratorium Ochrony Radiologicznej (CLOR)

96 Powszechne przeświadczenie o szkodliwości promieniowania uzasadniane są pokazami doświadczeń z jajkiem lub popcornem. Gotowanie jajka: Czy to jest możliwe? Na filmiku widać, że tak, ale program popularno-naukowy „Brainiac” przeprowadził to samo doświadczenie przy pomocy 100 telefonów i okazało się to niemożliwe. My nie próbowaliśmy tego sprawdzać, bo eksperyment wymagał korzystania z telefonu przez co najmniej 1h i zabrakło sponsora na wątpliwej skuteczności eksperyment. Popcorn: Sytuacja tu jest podobna. Na filmie widać, że to możliwe, ale jest to całkowicie nieprawdopodobne. Mikrofalówka, która wytwarza dużo większe promieniowanie cieplne od telefonu potrzebuje dużo więcej czasu. To jest przykład jak absurdalne mogą być filmiki na YouTube :)

97 Największym zagrożeniem promieniotwórczości jest jej zastosowanie do budowy bomby atomowej….
bbc.co.uk polishnews.com

98 lub utracie kontroli w wyniku awarii…
forum.radiobc.pl wiadomosci.wp.pl

99 Energia jądrowa może być bezpieczna…
Przekonał nas dr Grzegorz Musiał (wykład prezentowany w ramach naszego projektu), który dobitnie wskazał na zaniedbania, jakie stały u podłoża każdej z katastrof.

100 Serdecznie dziękujemy za uważne obejrzenie naszej pracy…