Φόρμουλες ημιζωής
Οι τύποι ημιζωής είναι μια αξιοπρεπής μέτρηση για τον υπολογισμό του χρόνου ημιζωής των ραδιενεργών στοιχείων. Η ανάγκη για αυτόν τον τύπο προέκυψε όταν διαπιστώθηκε ο επιβραδυνθείς ρυθμός αποσύνθεσης κατά τη διάρκεια των ετών. Όταν ένα στοιχείο μειώνεται, ο ρυθμός διάσπασής του μειώνεται επίσης, κάτι που μπορεί να είναι δύσκολο να υπολογιστεί μετά από κάποιο σημείο. Με απλά λόγια, ο χρόνος ημιζωής είναι ο χρόνος αποσύνθεσης στο μισό.
Η ημιζωή ενός στοιχείου
Είναι ο χρόνος που απαιτείται για τη διάσπαση ενός ραδιενεργού στοιχείου στο μισό του. Μπορεί να είναι άλφα, βήτα ή γάμα διάσπασης στη φύση.
Παράδειγμα:Το ουράνιο₂3₈ έχει χρόνο ημιζωής 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια.
Κινητική και χρόνος ημιζωής
Ο χρόνος ημιζωής των στοιχείων και η κινητική σειρά των αντιδράσεων έχουν κάποια σχέση.
Ο χρόνος ημιζωής των κινητικών αντιδράσεων μηδενικής και δεύτερης τάξης εξαρτάται από τον ρυθμό της σταθεράς αντίδρασης και την αρχική συγκέντρωση.
Ο χρόνος ημιζωής μιας κινητικής αντίδρασης πρώτης τάξης εξαρτάται μόνο από τη σταθερά του ρυθμού αντίδρασης.
Χρήση της φόρμουλας ημιζωής
Για να γνωρίζετε εάν ένα ραδιενεργό αντικείμενο ή μέρος είναι ασφαλές.
Για να υπολογίσετε την ηλικία των οργανικών αντικειμένων.
Για να υπολογίσετε την ηλικία των παλαιών αντικειμένων.
Τύπες ημιζωής
Υπάρχουν διάφορα είδη τύπων ημιζωής ανάλογα με τα δεδομένα που παρέχονται ή τη φύση της αποσύνθεσης.
- Σκεφτείτε ένα αρχικό ισότοπο ενός ραδιενεργού στοιχείου. Για να υπολογίσετε την υπολειπόμενη ποσότητα αυτού του ισοτόπου μετά από ένα αναφερόμενο χρονικό διάστημα, μπορείτε να βρείτε ως εξής:
m=1/2ⁿ x αρχική μάζα.
Όπου m είναι η μάζα που απομένει και
n είναι ο αριθμός των ημιζωών.
Παράδειγμα :
Πόσο Np-240 θα απομείνει μετά από 6 ώρες εάν υπάρχουν 75 γραμμάρια τώρα; (Δεδομένου ότι ο χρόνος ημιζωής του Np-240 είναι μία ώρα)
Απάντηση:m=1/2ⁿ x αρχική μάζα.
=1/2⁶x 75
=1,1718
Ας υποθέσουμε ότι γνωρίζουμε τον χρόνο ημιζωής ενός στοιχείου και πόση μάζα απομένει. Για τον υπολογισμό του χρόνου που απαιτείται για τη λήψη της αναφερόμενης μάζας είναι,
- T =n x t1/2
- Παράδειγμα :
Πόσο χρόνο θα χρειαστεί ένα στοιχείο 'x' για να διασπαστεί στα 12,5 g από 100 g (ο χρόνος ημιζωής είναι 1200 χρόνια)
- Απάντηση:100 έως 12,5 θα είναι τρεις χρόνοι ημιζωής.
- Ως εκ τούτου
- T =n x t1/2
- =3 x 1200
- =3600
Μια εκθετική διάσπαση μπορεί να υπολογιστεί με
- N (t) =N0 e-λt
- Όπου N0 είναι η συγκέντρωση του στοιχείου όταν t=0
- λ είναι η σταθερά αποσύνθεσης
Από τον τύπο της εκθετικής αποσύνθεσης, λαμβάνουμε μια άλλη εξίσωση ως
- t1/2=0,693/ λ
- όπου t½ είναι η μισή διάρκεια ζωής και λ η σταθερά αποσύνθεσης.
- Παράδειγμα:
αν το λ είναι 1,6, ποιος είναι ο χρόνος ημιζωής του συγκεκριμένου στοιχείου;
Απάντηση:t1/2 =0,693/ λ
- =0.693/1.6
- =0.433
Συμπέρασμα
Ο χρόνος ημιζωής είναι ο χρόνος που απαιτείται για τη διάσπαση ενός ραδιενεργού στοιχείου στο μισό του. Μπορεί να είναι άλφα, βήτα ή γάμα διάσπασης στη φύση. Οι τύποι ημιζωής είναι μια αξιοπρεπής μέτρηση για τον υπολογισμό του χρόνου ημιζωής των ραδιενεργών στοιχείων. Η ανάγκη για αυτόν τον τύπο προκύπτει αφού βρούμε τον επιβραδυνόμενο ρυθμό αποσύνθεσης κατά τη διάρκεια των ετών.
- Όταν ένα στοιχείο μειώνεται, ο ρυθμός διάσπασής του μειώνεται επίσης, κάτι που μπορεί να είναι δύσκολο να υπολογιστεί μετά από κάποιο σημείο. Με απλά λόγια, ο χρόνος ημιζωής είναι ο χρόνος της αποσύνθεσης στο μισό. Υπάρχουν διάφορα είδη τύπων ημιζωής ανάλογα με τα δεδομένα που παρέχονται ή τη φύση της αποσύνθεσης.
- Οι τύποι ημιζωής χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της ηλικίας παλαιών τεχνουργημάτων και βιολογικών προϊόντων. Χρησιμοποιείται επίσης ως μέτρο ασφάλειας για το χειρισμό ενός ραδιενεργού στοιχείου και τον υπολογισμό της ραδιενέργειας ενός τόπου που είχε προηγουμένως αντιμετωπίσει τυχόν ραδιενεργά ατυχήματα.
