DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Gimnazjum nr 1 w Wągrowcu ID grupy: 98/58_mf_g1 Opiekun: Lucyna Czarnecka Kompetencja: matematyczno - fizyczna Temat projektowy: Spełnione marzenia alchemików Semestr/rok szkolny: 2011/2012
Gimnazjum nr 1 w Wągrowcu
Nasza grupa Monika Andrzejczak Daria Witkowska Kinga Więckowska Aleksandra Krupa Izabela Sieracka Adrian Torzewski Bartosz Bączkowski Jakub Komasiński Dawid Maślanka
Cele projektu Ukazanie szkodliwości promieniowania, Pokazanie możliwości zastosowania promieniotwórczości w życiu, Życie i osiągnięcia uczonych: Fermiego i Einsteina, Kształtowanie umiejętności korzystania z różnych źródeł informacji.
Pojęcia związane z promieniotwórczością Źródła promieniowania 6 Podział źródeł promieniowania sztuczne naturalne źródła medyczne rozpadające się atomy niestabilnych pierwiastków elektrownie jądrowe broń jądrowa promieniowanie kosmiczne
Czas połowicznego zaniku 7 czas, w którym aktywność promieniotwórcza danego pierwiastka promieniotwórczego maleje o połowę. Oznacza to, że po takim czasie w próbce danego pierwiastka pozostaje połowa jąder niestabilnych. Po kolejnym upływie czasu połowicznego zaniku będziemy więc mieli 1/4 niestabilnych jąder, itd. Przykładowo dla izotopu U23892 czas połowicznego zaniku wynosi t1/2=4,47 mld lat – oznacza to, że do naszych czasów rozpadła się w przybliżeniu połowa tej ilości uranu U23892 , jaka istniała podczas formowania się naszej planety (wiek Ziemi ocenia się na około 4 miliardy lat).
Aktywność próbki promieniotwórczej 8 Bekerel Jednostka układu SI, nazwana tak na cześć fizyka, który odkrył promieniotwórczość (Antoine Henri Becquerel (1852-1908)). Jednostka ta opisuje aktywność próbki promieniotwórczej. Jeden bekerel [Bq] oznacza jedną przemianę jądrową na sekundę. Bekerel zastąpił dawniej używaną jednostkę, zwaną kiurem. Jeden kiur definiuje się jako aktywność jednego grama radu (odkrytego przez Marię Skłodowską-Curie). Jeden kiur [Ci] jest równy 3,7·1010 [Bq].
Aktywność próbki promieniotwórczej SUBSTANCJA PROMIENIOTWÓRCZA LUB ZAWIERAJĄCE JĄ CIAŁO aktywność 1 osoba dorosła (100 Bq/kg) 7 kBq 1 kg kawy 1 kBq 1 kg nawozu superfosfat 5 kBq radon w 100 m2 powietrza w australijskim gospodarstwie domowym 3 kBq radon w kilkuset m2 w typowym europejskim gospodarstwie domowym 30 kBq 1 domowy detektor przeciwpożarowy (z Am) radioizotopy do diagnostyki medycznej 70 MBq źródła radioizotopów do terapii medycznej 100 GBq 1 kg 50-letnich odpadów wysoko-radioaktywnych 10 GBq 1 kg uranu 25 MBq 1 kg rudy uranu (Kanadyjska, 15%) 1 kg rudy uranu (Australijska, 0.3%) 500 kBq 1 kg odpadów nisko-aktywnych 1 MBq 1 kg of popiołu 2 kBq 9
Ilość energii pochłaniana przez materię - dawka pochłonięta 10 Grej Jednostka układu SI, która jest równoważna jednemu dżulowi energii zdeponowanemu w jednym kilogramie materii. Grej jest więc miarą zaabsorbowanej dawki promieniowania przez dane ciało. Istotne jest to, że grej określa tylko ilość energii zdeponowaną przez materię, niezależnie od rodzaju promieniowania. Rad Jednostka historyczna, którą zastąpił obecnie grej. Jeden rad jest równy 0,01 Gy.
Wielkość zniszczeń wywołana przez promieniowanie - dawka równoważna 11 Siwert Jednostka układu SI, która stanowi miarę tak zwanej dawki równoważnej, czyli dawki pochłoniętej zmodyfikowanej przez czynnik który zależy od rodzaju promieniowania. Dla promieniowania rentgenowskiego, gamma i elektronów czynnik ten wynosi jeden, dla promieniowania alfa jest on równy dwadzieścia. Rem Jednostka historyczna, którą zastapił siwert. Jeden rem jest równy 0,01 Sv.
STAŁE NAPROMIENIOWANIE Z NATURALNYCH ŹRÓDEŁ PROMIENIOWANIA Do stałego napromieniowania z naturalnych źródeł promieniowania należą: promieniowanie kosmiczne promieniotwórcze tło
PROMIENIOWANIE KOSMICZNE Promieniowanie kosmiczne – promieniowanie złożone, zarówno korpuskularne jak i elektromagnetyczne, docierające do Ziemi z otaczającej ją przestrzeni kosmicznej. Korpuskularna część promieniowania składa się głównie z protonów (90%), cząstek alfa (9%), elektronów (ok.1%) i nielicznych cięższych jąder. *Promieniowanie korpuskularne – promieniowanie jonizujące będące strumieniem cząstek. *Promieniowanie elektromagnetyczne – rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego.
Promieniowanie kosmiczne pierwotne wtórne Cząstki docierające do Ziemi w wyniku reakcji promieniowania kosmicznego pierwotnego z jądrami atomów gazów atmosferycznych Promieniowanie docierające bezpośrednio z przestrzeni kosmicznej
ODKRYCIE PROMIENIOWANIA KOSMICZNEGO Promieniowanie kosmiczne powoduje zwiększenie jonizacji powietrza z wysokością. Po raz pierwszy stwierdził ten fakt V. F. Hess w 1912 roku (podczas lotu balonowego) i jego uważa się za odkrywcę promieniowania kosmicznego. Hipoteza, że jonizacja ta jest wynikiem promieniowania dochodzącego spoza atmosfery ziemskiej, wywołała sporo kontrowersji i dopiero przeprowadzone w latach 1923–26 doświadczenia R. K. Millikana całkowicie ją potwierdziły.
ŹRÓDŁA PROMIENIOWANIA KOSMICZNEGO. Część promieniowania kosmicznego o niższych energiach pochodzi z rozbłysków słonecznych, których liczba znacznie się zwiększa w szczycie liczby plam słonecznych. Według powszechnie przyjętych teorii uważa się, że większość promieniowania kosmicznego pochodzi z wybuchów gwiazd nowych i supernowych. Źródłem promieniowania kosmicznego mogą być również gwałtowne procesy mające miejsce w centrum naszej Galaktyki, jak również w centrum Grupy Lokalnej Galaktyk.
Promieniowanie kosmiczne i pył supernowej.
PROMIENIOTWÓRCZE TŁO Promieniowanie naturalne - promieniowanie samorzutne, to znaczy takie, do którego dochodzi w przyrodzie samoczynnie, bez udziału człowieka, jego przyczyną są występujące w przyrodzie radioaktywne izotopy pierwiastków.
Dawki promieniowania otrzymywane przez człowieka z różnych źródeł 19 2,7mSv Zauważmy, że około 87% całkowitej rocznej dawki pochodzi ze źródeł naturalnych. Największy w tym udział ma promieniotwórczość zawarta w powietrzu – izotopy radonu i produkty jego rozpadu przenikające ze skał i gleby do naszych mieszkań i budynków.
Orientacyjne dawki roczne jakie otrzymujemy z różnych źródeł promieniowania jonizującego.
Udział różnych składników promieniowania tła w dawce rocznej
Jesteśmy wystawieni na działanie promieniowania jonizującego ze źródeł naturalnych i sztucznych: Działa na nas promieniowanie naturalnych pierwiastków radioaktywnych obecnych zawsze w glebie, skałach, powietrzu i wodzie, a także promieniowanie kosmiczne przenikające do atmosfery z przestrzeni kosmicznej.
Ulegamy napromienieniu wewnętrznemu z pierwiastków radioaktywnych, które dostają się do naszego organizmu wraz z pokarmem, wodą i powietrzem. Śladowe ilości pierwiastków promieniotwórczych, jak potas-40, węgiel-14, rad-226 znajdują się także w naszej krwi i naszych kościach. Działa na nas również promieniowanie ze źródeł sztucznych, zrobionych i stosowanych przez człowieka, m.in. radioizotopów, aparatów rentgenowskich, opadu po próbnych wybuchach jądrowych.
RADON. CZY NASZE MIESZKANIA SĄ PROMIENIOTWÓRCZE? 24
JAK I SKĄD BIERZE SIĘ RADON? Radon – to promieniotwórcza gazowa substancja, powstająca podczas rozpadu atomów radu. Jest to gaz szlachetny, łatwo rozpuszczalny w wodzie. W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie radonem, ponieważ uważa się, że jest źródłem radioaktywnego skażenia domów, a więc stanowi zagrożenie zdrowia ich mieszkańców. Koncentracja radonu w powietrzu atmosferycznym na otwartym terenie jest zwykle bardzo mała. Natomiast radon, który powstaje w podłożu pod budynkiem przenika przez szczeliny w podłodze, otwory na instalację i gromadzi się w zamkniętych pomieszczeniach. 25
C.D. JAK I SKĄD BIERZE SIĘ RADON? Szacuje się iż stężenie radonu w zamkniętych pomieszczeniach jest ośmiokrotnie większe niż na "wolnym powietrzu". Innymi źródłami radonu w naszych domach mogą być ściany i stropy zrobione z materiałów budowlanych o podwyższonej zawartości radu np. produkowanych na bazie żużli, popiołów lotnych, kamienia (granit ma bardzo dużą zawartość tego pierwiastka) i cegły. Mniejszą zawartość radu ma drewno i beton. 26
JAK ZMIERZYĆ STĘŻENIE RADONU? Jeśli chcesz zmierzyć stężenie radonu w swoim domu, możesz użyć do tego celu specjalnego detektora. Jest to mały pojemnik w którym jest niewielka plastikowa płytka. Radioaktywne atomy radonu zderzając się z płytką zostawiają ślady widoczne dopiero po obróbce chemicznej w odpowiednim laboratorium. Dzięki temu badaniu możemy ocenić stężenie radonu w naszym mieszkaniu. Obraz wżerów w folii polimerowej spowodowanych przez cząstki alfa będące produktem rozpadu radonu. Radiometr
ENRICO FERMI PIERWSZY KONSTRUKTOR REAKTORA JĄDROWEGO 31
Był współtwórcą pierwszego na świecie: Urodził się 29 września 1901 w Rzymie, zmarł 28 listopada 1954, w wieku 53 lat w Chicago. Był to włoski fizyk teoretyk, laureat Nagrody Nobla z dziedziny fizyki w roku 1938, za wytworzenie w reakcjach z neutronami nowych pierwiastków promieniotwórczych. Był współtwórcą pierwszego na świecie: reaktora jądrowego – zaprojektował go i uruchomił 2 grudnia 1942, bomby atomowej, opracował mikroskopowy rozkład prawdopodobieństwa fermionów, był wraz ze Stanisławem Ulamem inicjatorem pierwszych doświadczeń komputerowych. 32
RAPORT FERMIEGO Wedle raportu Fermiego z 1934 r., umieścił on – raczej intuicyjnie niż z przyczyn racjonalnych – parafinę pomiędzy źródłem neutronów a bombardowanym przez nie celem. „Nie było w tym przeczucia ani świadomego rozumowania... przypadkowo wziąłem kawałek parafiny.” W wyniku tego doszło do zwiększenia intensywności oddziaływania neutronów od kilkudziesięciu do kilkuset razy. Tak Fermi zetknął się przypadkowo ze spowolnionymi neutronami. Spowolnienie to nastąpiło wskutek zderzenia się neutronów z lekkimi cząsteczkami węglowodorów, dzięki czemu te pierwsze pozostawały w sąsiedztwie bombardowanego jądra dostatecznie długo, by zwiększyć szansę ich wchłonięcia przez jądro. 33
Albert Einstein
Kalendarium z życia Alberta Einstein'a Ważne wydarzenia historyczne wpisane w czasy Alberta Einsteina. 14 marca 1879 w Ulm w Bawarii przyszedł na Świat Albert Einstein 1879 - Tomasz Edison wynalazł żarówkę. 1894 - rozpoczął panowanie ostatni Car Rosji - Mikołaj II 1894 - 15 letni Albert zamieszkał z rodzicami w Mediolanie we Włoszech. 1900 - ukończył studia matematyczne i fizyczne na politechnice w Zurychu w Szwajcarii. 1900 - 1914 - w tym okresie przybyło do USA 13 milionów imigrantów.
Kalendarium z życia Alberta Einstein'a Ważne wydarzenia historyczne wpisane w czasy Alberta Einsteina. 1901 - przyjął obywatelstwo szwajcarskie. 1901 - śmierć królowej brytyjskiej Wiktorii. Koniec tzw. okresu wiktoriańskiego charakteryzującego się największym wzrostem ekspansji kolonialnej Wielkiej Brytanii.
E = m c2 Kalendarium z życia Alberta Einstein'a Ważne wydarzenia historyczne wpisane w czasy Alberta Einsteina. 1905 - Einstein przedłożył swoją szczególną teorię względności. Pokazał, że takie dziwne zjawiska jak zmiany rozmiarów, masy i tempa upływu czasu, stają się zauważalne gdy prędkości zbliżają się do prędkości światła. 1905 - Międzynarodowa Konferencja w Bernie w sprawie ochrony praw robotników. E = m c2
Kalendarium z życia Alberta Einstein'a Ważne wydarzenia historyczne wpisane w czasy Alberta Einsteina. 1909 - powstanie Trójporozumienia Anglii, Francji i Rosji, przeciwstawiające się Trójprzymierzu Niemiec, Austro - Węgier i Włoch. Zakończenie procesu formowania się bloków politycznych mocarstw europejskich. 1909 - został profesorem nadzwyczajnym fizyki teoretycznej na uniwersytecie w Zurychu. Stanowisko to stworzono specjalnie dla niego. 1911 - uzyskał stanowisko profesora fizyki w Pradze, wtedy pod panowaniem austro - węgierskim. 1911 - wprowadzenie we Francji emerytur robotniczych od 65, a następnie 60 roku życia.
Kalendarium z życia Alberta Einstein'a Ważne wydarzenia historyczne wpisane w czasy Alberta Einsteina. 1915 - ogłosił ogólną teorię względności, w której stwierdził, że efekty grawitacji i przyspieszenia są równoważne. Z tej teorii wynika, że grawitacja powoduje ugięcie toru światła i zmienia jego częstotliwość. 1915 - niemiecki okręt podwodny zatopił angielski statek pasażerski Lusitania. Zginęło 1196 osób w tym 139 obywateli amerykańskich. 1921 - ustalenie sumy reparacji wojennych, którą musiały zapłacić mocarstwom zwycięskim Niemcy po przegranej przez nich I wojny światowej - 132 mld marek w złocie. 1921 - otrzymał Nagrodę Nobla za wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego i prace teoretyczne w dziedzinie fizyki.
Kalendarium z życia Alberta Einstein'a Ważne wydarzenia historyczne wpisane w czasy Alberta Einsteina. 1934 - pozbawiony pracy i domu po dojściu nazistów do władzy, Einstein przeniósł się do Ameryki, gdzie został profesorem w Instytucie Studiów Zaawansowanych w Princeton w stanie New Jersey. Wyrażał swoje poparcie dla utrzymania pokoju w świecie. 1934 - "Noc długich noży", krwawa rozprawa z opozycją w NSDAP. Hitler pozbył się niewygodnych dla siebie przeciwników politycznych. 1934 - Stany Zjednoczone uznały prawnie istnienie Związku Socjalistycznych Republik Radzieckich i nawiązały z nim stosunki dyplomatyczne.
Kalendarium z życia Alberta Einstein'a Ważne wydarzenia historyczne wpisane w czasy Alberta Einsteina. 1939 - wysłał list do prezydenta Stanów Zjednoczonych Franklina D. Roosvelta, namawiając do szybkiego działania w badaniach nad bombą atomową. 1939 - rozpoczęła się II wojna światowa. Pochłonęła miliony istnień ludzkich. 1940 - USA wprowadziły pierwszą w swojej historii ustawę o poborze rekruta w okresie pokoju. 1940 - przyjął obywatelstwo amerykańskie.
Kalendarium z życia Alberta Einstein'a Ważne wydarzenia historyczne wpisane w czasy Alberta Einsteina. 1950 - przedstawił jednolitą teorię oddziaływań elektromagnetycznych i grawitacyjnych, której nie zaakceptowali inni fizycy. 1950 - ludność Stanów Zjednoczonych przekroczyła 152 mln mieszkańców. 1955 - polaryzacja świata i początki "zimnej wojny". Funkcjonowanie układów polityczno militarnych - NATO i Układu warszawskiego. 18 kwietnia 1955 roku zmarł we śnie w szpitalu Princeton. Krótko po jego śmierci nowemu sztucznemu pierwiastkowi nadano imię Einstein.
ZASTOSOWANIE ENERGII JĄDROWEJ Od kiedy społeczeństwo świata zaczęło korzystać z dobrodziejstw techniki jądrowej, ujawniły się następujące jej zastosowania: • produkcja energii elektrycznej, • zastosowanie izotopów w badaniach medycznych i radioterapii, • uzyskiwanie efektywnych technologii w przemyśle (np.. radiografia, inne ekspertyzy jakościowe - zatem podniesienie standardu produkcji), • możliwość produkcji silników wykorzystujących energię jądrową (okręty, samoloty, rakiety), • produkcja broni jądrowej.
Elektrownie jądrowe w Europie
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, - eliminacja drobnoustrojów chorobotwórczych do poziomu zapewniającego bezpieczeństwo konsumpcji, - przedłużenie okresu składowania świeżych owoców i warzyw,
Utrwalanie i higienizacja Prowadzone od wielu lat badania naukowe udowodniły, że poddana obróbce radiacyjnej żywność zachowuje wartość odżywczą oraz jest bezpieczna pod względem toksykologicznym i bakteriobójczym o ile: - nie stanowi zagrożenia dla zdrowia i życia człowieka, nie powoduje żadnych zagrożeń zdrowotnych, jest korzystne i bezpieczne dla konsumenta. Utrwalanie i higienizacja żywności
SKUTKI DZIAŁANIA PROMIENIOWANIA NA ORGANIZM LUDZKI Wszystkie żywe organizmy na Ziemi są zagrożone promieniowaniem jonizującym pod wpływem promieniowania w organizmie ludzkim (tkanka żywa) zachodzą zmiany. Są one uzależnione od rodzaju, natężenia, ale także od dawki energii, rodzaju tkanki, na która działają. Promieniowanie działając na żywe tkanki wywołuje jonizacje atomów oraz zmiany procesów biologicznych zachodzących w komórkach.
Czasami te zmiany są bardzo poważne, i jak w przypadku DNA i chromosomów mogą być zauważalne po pewnym okresie po napromieniowaniu. Do chorób, które mogą ujawniać się w późniejszym czasie należą: choroby nowotworowe skóry; białaczka (uszkodzony szpik kostny); choroby układu pokarmowego; choroby kości; zaćma.
Najbardziej popularną ścieżką dostania się pierwiastków promieniotwórczych do organizmu człowieka jest: - układ pokarmowy, - oddechowy, - skóra człowieka. Promieniowanie zewnętrzne nie jest tak groźne jak wewnętrzne. Może być usunięte przez dokładne umycie ciała. Konsekwencje promieniowania w dużym stopniu zależą od dawki promieniowania (czas ekspozycji, rodzaj oraz natężenie promieniowania). Dawki w stosunku do człowieka uzależnione są od aktualnego stanu zdrowia, wieku oraz organu, który uległ napromieniowaniu.
OCHRONA ŚRODOWISKA PRZED PROMIENIOWANIEM
Metody ochrony środowiska przed skażeniami radioizotopami: · zakaz wprowadzania do materiałów budowlanych odpadów radioaktywnych, · składowanie odpadów radioaktywnych w izolowanych osłonach lub pojemnikach eliminujących bądź ograniczających emisję radioizotopów do środowiska, · zagospodarowanie odpadów poprodukcyjnych reaktorów jądrowych, · zaniechanie prób nuklearnych z bronią jądrową, · budowanie elektrowni jądrowych z wykorzystaniem najnowocześniejszych technologii, · zaostrzenie przepisów bezpieczeństwa w elektrowniach jądrowych.
Skażenie środowiska, a choroby nowotworowe 52
CO TO JEST SKAŻENIE ŚRODOWISKA? Jest to suma zanieczyszczeń środowiska lub jego elementu substancjami promieniotwórczymi czy też toksycznymi. Skażenia te stanowią zagrożenie dla organizmów żywych i powodują szkody materialne. Możemy mieć do czynienia ze skażeniami: chemicznymi, promieniotwórczymi, skażenia żywności, wód i gleb. 53
WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ Szkodliwy wpływ zanieczyszczeń środowiska przejawia się przede wszystkim obniżeniem odporności człowieka, co powoduje, że organizm staje się podatniejszy na wszelkie choroby. Oddziaływanie to może mieć wpływ: pośredni bezpośredni. Bezpośrednio, toksycznie wpływają na człowieka związki chemiczne zawarte w powietrzu, wodzie, a pośrednio wszystko co jemy: rośliny, zwierzęta, które tak jak my ulegają wpływom zanieczyszczeń. 54
CHOROBY WYWOŁANE PRZEZ ZANIECZYSZCZENIA Są nimi przede wszystkim wszelkiego rodzaju choroby cywilizacyjne, których rozwój, różnorodność i częstość występowania jest ściśle związana z uprzemysłowieniem, oraz zmianami jakości i sposobu życia, wynikającymi z rozwoju naszej cywilizacji. Choroby te, to choroby nowotworowe, alergie, astma, choroby narządów wzroku i słuchu (powodowane nadmiarem światła, hałasu, promieniowania ultrafioletowego), nerwica, choroby układu krwionośnego, choroby skóry.
Źródła http://fizyka.zamkor.pl/ wikipedia.pl www.google.pl - grafika www.sciaga.pl http://fizyka.zamkor.pl/ http://www.polonia360.com/ciekawoski-z-zycia-alberta-eisteina.aspx http://pl.wikipedia.org/wiki/Enrico_Fermi