Atomska i nuklearna fizika – zadaci

Na ovoj stranici nalazi se 20 pažljivo odabranih zadataka iz atomske i nuklearne fizike. Zadaci obuhvataju građu atoma i atomskog jezgra, atomski i maseni broj, izotope, jone, radioaktivnost, primene jonizujućeg zračenja i mere zaštite. Raspoređeni su na osnovni, srednji i napredni nivo, a iza promotivne slike nalaze se detaljna rešenja.

U računskim zadacima broj protona označavamo sa Z, maseni broj sa A, a broj neutrona određujemo kao N = A − Z. Kod radioaktivnog raspada koristi se vreme poluraspada.

Povezane lekcije: Građa atoma, Atomska fizika, Nuklearna fizika i Mere zaštite od zračenja.

Tekst zadataka iz atomske i nuklearne fizike

Osnovni nivo – zadaci 1–10

  1. Od kojih čestica je izgrađen atom i gde se one nalaze?
  2. Koje naelektrisanje imaju proton, neutron i elektron?
  3. Šta predstavlja atomski broj Z, a šta maseni broj A?
  4. Atom ugljenika ima Z = 6 i A = 12. Odredi broj protona, neutrona i elektrona u neutralnom atomu.
  5. Šta su izotopi?
  6. Kako nastaje pozitivan, a kako negativan jon?
  7. Navedi tri vrste radioaktivnog zračenja.
  8. Koje zračenje ima najveću prodornost: alfa, beta ili gama?
  9. Šta predstavlja vreme poluraspada?
  10. Navedi dve mere zaštite od jonizujućeg zračenja.

Srednji nivo – zadaci 11–15

  1. Jezgro atoma natrijuma ima 11 protona i 12 neutrona. Odredi Z i A, kao i broj elektrona u neutralnom atomu.
  2. Jon hlora Cl− ima Z = 17 i A = 35. Odredi broj protona, neutrona i elektrona.
  3. Radioaktivni uzorak sadrži 8000 nestabilnih jezgara. Koliko će ih ostati posle tri vremena poluraspada?
  4. Objasni razliku između spoljašnjeg ozračenja i radioaktivne kontaminacije.
  5. Navedi po jedan primer korisne primene jonizujućeg zračenja u medicini, industriji i nauci.

Napredni nivo – zadaci 16–20

  1. Neutralan atom ima ukupno 58 protona i neutrona, a broj neutrona je za 4 veći od broja protona. Odredi Z, N i A.
  2. U uzorku je početno bilo 160 mg radioaktivnog izotopa. Vreme poluraspada je 6 h. Kolika masa izotopa ostaje posle 24 h?
  3. Posle 15 dana ostala je osmina početnog broja radioaktivnih jezgara. Odredi vreme poluraspada.
  4. Pri alfa-raspadu jezgra maseni broj se smanjuje za 4, a atomski za 2. Odredi Z i A novog jezgra ako je početno jezgro imalo Z = 92 i A = 238.
  5. Radnik treba kratko da pristupi izvoru zračenja. Objasni kako treba primeniti tri osnovna načela zaštite: vreme, rastojanje i zaštitnu prepreku, i zašto nijedno od njih ne treba zanemariti.
Digitalna učionica Edukativnog centra Atom – 7 dana besplatno

Detaljna rešenja zadataka iz atomske i nuklearne fizike

Rešenja osnovnog nivoa

  1. Atom čine protoni, neutroni i elektroni. Protoni i neutroni se nalaze u jezgru, dok se elektroni nalaze u elektronskom omotaču.
  2. Proton je pozitivno naelektrisan, neutron je električno neutralan, a elektron negativno naelektrisan.
  3. Atomski broj Z jednak je broju protona u jezgru. Maseni broj A jednak je zbiru broja protona i neutrona.
  4. Broj protona je Z = 6. Broj neutrona je N = A − Z = 12 − 6 = 6. Neutralan atom ima i 6 elektrona.
  5. Izotopi su atomi istog hemijskog elementa sa istim brojem protona, ali različitim brojem neutrona, pa zato imaju različite masene brojeve.
  6. Pozitivan jon nastaje kada atom izgubi jedan ili više elektrona, a negativan jon kada primi elektrone.
  7. Tri osnovne vrste su alfa, beta i gama zračenje.
  8. Gama zračenje ima najveću prodornost. Alfa zračenje ima najmanju prodornost, ali može biti veoma opasno ako radioaktivna supstancija dospe u organizam.
  9. Vreme poluraspada je vreme za koje se raspadne polovina početnog broja radioaktivnih jezgara.
  10. Zaštita se postiže skraćivanjem vremena izlaganja, povećanjem rastojanja od izvora i postavljanjem odgovarajuće zaštitne prepreke.

Rešenja srednjeg nivoa

  1. Z = 11, N = 12, pa je A = Z + N = 23. Neutralan atom ima 11 elektrona.
  2. Broj protona je 17. N = A − Z = 35 − 17 = 18. Pošto jon ima jedno negativno naelektrisanje, primio je jedan elektron i ima 18 elektrona.
  3. Posle svakog vremena poluraspada broj se prepolovi: 8000 → 4000 → 2000 → 1000. Ostaje 1000 nestabilnih jezgara.
  4. Spoljašnje ozračenje nastaje kada izvor izvan tela emituje zračenje ka telu. Kontaminacija znači da se radioaktivna supstancija nalazi na telu, odeći ili u organizmu. Kontaminirani materijal može nastaviti da zrači dok se ne ukloni ili ne raspadne.
  5. U medicini se zračenje koristi za dijagnostiku ili radioterapiju, u industriji za kontrolu zavarenih spojeva i debljine materijala, a u nauci za obeležavanje i praćenje procesa pomoću radioaktivnih trasera.

Rešenja naprednog nivoa

  1. Važi Z + N = 58 i N = Z + 4. Zato je 2Z + 4 = 58, pa je Z = 27. N = 31, a A = 58.
  2. Za 24 h proteknu četiri vremena poluraspada. Masa se menja: 160 mg → 80 mg → 40 mg → 20 mg → 10 mg. Ostaje 10 mg.
  3. Jedna osmina je 1/8 = (1/2)3, pa su protekla tri vremena poluraspada. Zato je T1/2 = 15 dana / 3 = 5 dana.
  4. Posle alfa-raspada: A’ = 238 − 4 = 234, a Z’ = 92 − 2 = 90.
  5. Radnik treba unapred da pripremi postupak kako bi što kraće boravio kraj izvora, da održava najveće praktično rastojanje i da koristi prepreku odgovarajućeg materijala i debljine. Vreme smanjuje trajanje izlaganja, rastojanje smanjuje intenzitet zračenja, a prepreka ga apsorbuje ili slabi. Najbezbednije je kombinovati sva tri načela.

Šta učenik treba da zna posle vežbanja?

Posle rešavanja ovih zadataka učenik treba da opiše građu atoma i jezgra, odredi broj protona, neutrona i elektrona, razlikuje izotope i jone, objasni radioaktivni raspad i vreme poluraspada, navede primene zračenja i pravilno primeni osnovne mere zaštite.

Scroll to Top