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Kernphysik Grundlagen für das Physik Abitur | Strahlungsarten | Zerfallsgesetz
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 91 Zeilen
- hallo und herzlich willkommen schön dass du eingeschaltet hast heute zeige ich dir die basics der kernphysik wie du wissen solltest um die kernphysik
- aufgabe im abitur in physik lösen zu können im wesentlichen sind es auch nur vier sachen es ist einmal die darstellung
- eines radionuklid es ist zum anderen die strahlungsarten und einige eigenschaften dazu es ist die berechnung der frei werdenden energie und es ist das
- zerfalls gesetzt als erstes müssen wir wissen wie wir einen radionuklid aufschreiben und darstellen können also jedes radionuklid setzt sich zusammen
- aus einem chemischen element können wir mal im allgemeinen xl schreiben und als beispiel können wir sie um nehmen im tafel mehr können wir nachschauen welche
- ordnungszahl dieses chemische element habt also durch welches zs sich kennzeichnet bei cäsium sind es zb 55 protonen im kern das cäsium hat die
- ordnungszahl 55 außerdem wird ein radionuklid durch die massen zahl an definiert und die machen zwar ist die summe aus den protonen im kern plus den
- neutronen im kern also a ist gleich z plus enden so gibt es zum beispiel das radionuklid cäsium-137 könnte die frage auftauchen
- wie viel neutronen hat dieses radionuklid im kern und da rechnen wir dann einfach nur die massen zahl - die ordnungszahl also dass weder 137 55
- das wären 82 es gibt zum beispiel auch 10 735 das heißt dort unterscheiden sich nicht die ordnungszahlen denn das cäsium hat
- immer 55 protonen im kern allerdings ist die massen zahl unterschiedlich das helium 135 hat zwei neutronen weniger als 10 737 im kern die
- gleichen elemente mit unterschiedlichen massen zahlen nennen wir isotope ja und das ist schon das erste was wir müssen müssen und so können wir gleich
- weitergehen zu den verschiedenen strahlungsarten bei radioaktiven zerfall können verschiedene strahlungsarten auftreten
- die alpha strahlung die beta - oder besser plus strahlung und die gammastrahlung was verbirgt sich hinter den
- verschiedenen strahlungsarten die alpha strahlung sind helium kerne das heißt wir haben die ordnungszahl 2 also kernladung zeit zwei daher jung
- das zweite element im periodensystem der elemente ist und die alpha strahlung hat immer die massen zahl 4 das heißt dort sind also auch zwei
- neutronen die beta - strahlung besteht aus elektronen die bestrahlung hingegen aus positronen gamma strahlung ist elektromagnetische strahlung für jede
- strahlung sad können wir eine allgemeine gleichung angeben wenn sich ein radionuklid umwandelt und der aussendung dieser strahlungs art für alpha
- strahlung können wir also mal sagen dass ich im allgemeinen das radionuklid iks mit der kern ladungs zahl z und der massen zahl a umwandeln sollen wobei
- alphastrahlung imitiert werden soll dabei könnt ihr entweder ein verschreiben oder australien
- dabei ist die schreibweise mit dem hier jung einfacher um den neuen entstanden den stern zu charakterisieren der besteht aus einem anderen chemischen
- element y und setzt sich aus der ordnungszahl z2 und der massen falla -4 zusammen das muss sein denn die machen zahl und
- die ordnungszahl müssen vor und nach dem zerfall gleich sein kurze erklärung dass die massen zahl vor nach dem zerfall gleich sein wollte resultiert aus dem
- gesetz der erhaltung der masse und dass die ordnungszahl oder besser gesagt die ladung zahl vor nach dem zerfall gleich sein muss kommt aus dem gesetz zum
- halt der ladung und weiter geht's also wir haben hier die ordnungszahl set und hier haben wir z - zwei plus zwei also wieder zeit und für die massen zahl
- haben wir vor dem zerfall und nach dem zerfall haben wir minus 4 + 4 das heißt also wenn wir ein kern gegeben haben mit der aussage er soll unter
- aussendung von alpha strahlung zerfallen können wir direkt bestimmen wie der neue kern aussehen muss wir können im periodensystem also nachschauen dass der
- neue kern die ordnungszahl haben muss die um 2 niedriger ist als die des ausgangs kerns und wir können auch direkt die massen zahl bestimmen die
- nämlich um 4 geringer ist als die des ausgangs kerns okay für die beta - und wetter plus strahlung können wir genauso eine allgemeine gleichung aufstellen
- bevor wir das aber machen wollen wir uns anschauen was genau da passiert bei der bestrahlung wird immer ein neutron in ein proton umgewandelt und dabei wird
- ein elektron ausgesendet also wir können schreiben ein neutron wird in ein proton umgewandelt und ein elektron wird ausgesendet wenn man es ganz genau nimmt
- dann wird auch noch ein elektron antineutrinos ausgesendet je nachdem ob ihr das auch im unterricht behandelt habt müsst ihr das aufschreiben manchmal
- in grundkursen wird das nicht unbedingt behandelt okay auch für das neutronen und das proton können wir die ordnungszahl und die massen zahl angeben
- die ladung site von neutronen ist nur dass ungeladen ist und die massen zahl ist ein proton hat die ladung site plus eins und die machen zahl 1 ein elektron
- hat die massen zahl von 0 enthält kein protonen neutronen und hat eine ladung von minus 1 und das anti und das elektron
- antineutrinos falls ihr das behandelt hat 0 und 0 genau das sollten uns mehr geld für die prüfung und wenn wir das wissen können
- wir auch die allgemeine gleichung für den zerfall unter aussendung von wetter - strahlung aus beschreiben
- wenn ein kern mit der ordnungszahl z und der massen zahler unter aufwendung von beta strahlung zerfällt von wetter - strahlung zerfällt wird auf jeden fall
- ein elektron emittiert und der neue camps i lon hat dementsprechend die gleiche massen zahl wieder ausgangs kern da ändert sich nichts
- und bezüglich der ordnungszahl ist die ordnungszahl um 1 erhöht wurden also z +1 das heißt also wenn wir einen kern gegeben haben und die information dass
- er über bitter - strahlung zerfällt können wir auch hier wieder im periodensystem nachschauen welches element dort entsteht denn wir brauchen
- nur zu dem element gehen was eine ordnungszahl höher liegt als der ausgangs kern die machen zahl bleibt dabei gleich schauen wir uns das auch
- für die blätter plus strahlung an also wir haben ein proton das wird in ein neutrum umgewandelt unter aussendung eines polit ronens je nachdem ob ihr das
- wieder durch nimmt oder nicht in der schule wird hier noch ein elektron neutrinos gesendet das positron hat die massen zahlen 0 und
- ist einfach positiv geladen also ladungs zeit +1 mit den informationen können wir auch den allgemein zerfall aufschreiben
- wir haben einen kern mit der ordnungszahl stadt und der machen zahl dieser soll fallen unter aussendung eines positionen wie wird nun also der
- neue kern aussehen er besteht aus dem chemischen element y wobei die massen zeitgleich sein wird wie der kern der zerfallen ist und wir
- werden eine ordnungszahl haben die um 1 verringert ist gegenüber des ausgangs kerns also z -1 ja wunderbar so wie sie das nun für die gammastrahlung aus bei
- der gammastrahlung wird vor und nach dem zerfall kein unterschiedliches chemisches element gebildet sondern es ist vielmehr so dass davor das
- radionuklid im angeregten zustand ist dies kann zum beispiel sein wenn es ein entstandenes look lied ist aus einem alpha oder beta zerfall und dann ist es
- im angeregten zustand wie schreiben wir das als allgemeine reaktions gleichung wir haben einen kern mit der ordnungszahl z und der massen zahl und
- dieser befindet sich im angeregten zustand das kennzeichnen wir durch ein sternchen und dieser erreicht einen stabilen zustand unter aussendung von
- gamma-strahlung ja und der stabile zustand das ist jetzt ganz einfach das ist der das gleiche chemische element mit der gleichen ordnungszahl zart und
- dergleichen massen zahlbar wunderbar außerdem ist oft gefragt wie weit die reichweite der verschiedenen strahlungen in luft ist alpha strahlung hat die
- geringste reichweite in luft von nur einigen zentimetern wetter - und besser plus strahlung können bis zu einigen metern erreichen das ist von ihrer
- energie abhängig die gammastrahlung hat eine sehr hohe reichweite in luft die wird nur sehr gering durch die gas partikel der luft geschwächt
- als nächstes schauen wir uns an wie wir die freigesetzte energie berechnen die während eines zerfalls freigesetzt wird
- eine typische frage stellung im themenbereich kernphysik im abitur ist die berechnung der freigesetzten energie während des zerfalls
- und das ist eigentlich relativ einfache berechnung denn wir wissen ja energie können wir auch darstellen als maximal lichtgeschwindigkeit zum quadrat
- die freigesetzte energie delta ist dann genau die masse differenz mal lichtgeschwindigkeit zum quadrat was ist damit gemeint damit ist gemeint
- die masse des kerns vor dem zerfall - die masse des kerns nachdem klafft also wir können schreiben die masse des kerns vor dem zerfall in hatten wir jetzt
- immer genannt - die masse des kerns nach dem zerfall also oops i lon mal c quadrat dabei sind die massen der kerne vor nach
- dem zerfall eigentlich immer im text gegeben der aufgabe und so können wir die freigesetzte energie berechnen ja das ist schon alles prima können wir
- auch schon zum nächsten und letzten thema übergehen nämlich dem zach falsch gesetzt
- schleppte thema was wir durch hin wollen und was auf jeden fall auch in der kernphysik aufgabe im abitur in irgendeiner art und weise daran kommt
- ist das zerfalls gesetzt und dieses besagt wie viel kerner also die anzahl der kerne n zu einem zeitpunkt t vorliegen
- dies können wir berechnen indem wir die anzahl der kerne zum zeitpunkt null kennen also 1 0 und noch mit einer exponential funktion multiplizieren
- dabei heißt es eh hoch - allen 2 durch halbwertszeit t12 mal derzeit t wie sie zu etwas aus wir können einmal die anzahl der kerne über einen zeitraum t
- darstellen ja also wir können zum beispiel sagen t ein halb lange x te ein halb ist 30 jahre so dann können wir auf die tx
- achse 30 jahre 60 jahre 90 und 120 jahren machen in jahren
- nehmen wir an zum zeitpunkt null beträgt die anzahl der kerne 40.000 das heißt also das wäre unser 1 0 nach 30 jahren das heißt nach einer halbwertszeit
- halbiert sich diese anzahl das heißt nach 30 jahren liegen statt 40.000 kerne nur noch 20.000 kerne vor nach 60 jahren ist auch dieser wert
- wieder halbiert worden das heißt statt 20.000 haben wir dort 10.000 kerne nach der dritten halbwertszeit haben wir von diesem wert
- wieder die hälfte das heißt nur noch 5000 kerne und nach der vierten halbwertzeit nur noch 2500 wir sehen also hier einen exponentiellen
- zusammenhang könnten wir also auch nochmal schreiben das ist tee ein halb das ist zwei mal tee ein halb das ist drei mal tee ein halb und das ist vier
- mal tee ein halb dadurch lässt sich ein diagramm für so eine aufgabe sehr schnell erstellen da er wirklich die halbwertszeit durch aufschreiben können
- und dann die anzahl immer genau halbiert sehr oft wird in der abitur aufgabe einmal nach derzeit t nach einer bestimmten grenze zeit gefragt oder auch
- nach der halbwertszeit das heißt diese gleichung müssen wir sicher nach tee und nachts ihren halb umstellen können und das können wir ja einmal gemeinsam
- machen sagen wir gesucht ist die zeit t wollen also einmal nachts umstellen das heißt wir bringen erst mal die null auf die andere seite und haben stehen in
- von thees durch 0 um t bestimmen zu können was mit den natürlichen logarithmisch anwenden denn
- dann ist alles was im exponenten steht ohne die exponential funktionen dar und hier können wir auch den natürlichen logarithmische anwenden also
- ja also alles was hier im exponenten stand steht jetzt da wenn wir den natürlichen logarithmisch auf die funktion anwenden um nach dem umstellen
- müssen wir jetzt also nur noch tee ein halb auf die andere seite bringen durch jens war und das minuszeichen dividieren und haben dann die ist gleich
- ok die andere frage könnte nun sein wie groß ist die halbwertszeit das heißt wir müssen auch diese gleichung nach der halbwertszeit umstellen können
- und da können wir auch schon bis zu dem schritt umstellen und dann nach t ein hype umstellen das heißt t ein halb müssen wir hier auf
- die andere seite bringen und diesen terminen von thees durch 0 noch hier in den nenner bringen so dass die ein halb
- so dass wir für die halbwertzeit diese gleichung haben ja und die letzte sache ist noch die aktivität da sollten auch ein bisschen wissen was das ist die
- aktivität geben wir mit großer an und das ist genau die anzahl der kerne mal dieses verfalls konstante lambda und die zerfalls konstante ist genau allen 2
- durch t12 und die einheit der aktivität ist somit aufgrund der halbwertszeit in der zerfalls konstante 1 durch sekunde und im falle der aktivität wird das
- becquerel genannt abgekürzt mit bbq so und mit diesem basic seid ihr eigentlich schon relativ sicher wenn ihr drauf habt für die kernphysik aufgabe im abitur
- viel spaß dabei und bis zum nächsten mal
Zum Nachlesen
RadioaktivitätBeim Alpha-Zerfall emittiert der Atomkern ein Alphateilchen, das aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht. · Beim Beta-Zerfall im engeren Sinn emittiert der …
ZerfallsgesetzZerfallsgesetz ist die in der Physik übliche Bezeichnung der Gleichung, die eine exponentielle zeitliche Abnahme von Größen beschreibt.
AlphastrahlungAlphastrahlung oder α-Strahlung ist eine ionisierende Strahlung, die beim Alphazerfall, einer Art des radioaktiven Zerfalls von Atomkernen, auftritt.
BetazerfallBeim β +-Zerfall wandelt sich ein Proton in ein Neutron um, unter Aussendung eines Positrons und eines Neutrinos. Die dabei entstehenden Elektronen und …