Facit tentamen Miljöfysik delkurs 2
040605
1
Figur: Stabila nuklider: i början N=Z, sedan för ca Z>20 blir N>Z och 2
kurvan böjer av.
Med N på vertikala axeln och Z på horisontella gäller:
Beta minus: Nuklider strax till vänster och över stabila dalen, alltså
med för många neutroner
2+2
Beta plus: Nuklider strax under och till höger om stabila dalen, alltså
med för många protoner.
2+2
Stabila nuklider: i början N=Z, sedan för ca Z>20 blir N>Z och kurvan
böjer av. Jämna värden på N eller Z ger ofta flera stabila nuklider. 2+2
Magiska tal.
2
Aktivitet: Antal sönderfall per sekund.
Q-värde: Frigjord energi vid kärnreaktion eller sönderfall.
14
2+2
Antag kroppsvikt 100 kg.
Kroppen består då av: (0,0037 . 0,012 . 100) kg Kalium 40 = 4,44 . 10-3
kg kalium-40
2
4,44
6,03 10 23 6,69 10 22
Antal atomer 40K: N
2
40
Aktivitet:
A N
42
19
ln 2
ln 2
N
6,69 1022 Bq 1,13MBq
9
T1/ 2
1,3 10 365 24 3600
42
K 20
Ca 10 00 Q
2
2
m K mCa M
M m K mCa
2
Q M c 2 (41,962402 41,958618) 931,3MeV 3,52 MeV
2
MALMÖ HÖGSKOLA, Lärarutbildningen, Avdelningen för fysik
Mats Areskoug
1
16
040603
3
Bindningsenergin är den energi som krävs för att bryta upp en kärna i 2
enskilda nukleoner, eller den energi som skulle frigöras om kärnan
sattes samman av enskilda nukleoner.
Figur med skalor. Bindningsenergin störst vid A=60, dvs dessa kärnor 2+2
är stabilast. Viss struktur, t ex 4He hög bindningsenergi
Kärnkraftverk: Tung kärna, A=240, klyvs, fission, i två mindre, med 2
större bindningsenergi, varvid överskottet i bindningsenergi frigörs.
Solen: Två lätta kärnor, A=1-4, slås samman, fusion, varvid 2
bindningsenergi frigörs.
Bindningsenergi per nukleon ca 7 MeV vid A=240, ca 8 MeV vid
A=100-140. Frigjord bindningsenergi ca 1 MeV per nukleon, totalt ca
240 MeV vid fission av en kärna.
2
4
Alfa, beta:
Laddade partiklar, joniserar, avger energi, bromsas in
Alfa tätjoniserande
Beta glesjoniserande
2
2
2
Gamma:
Fotoeffekt
Comptoneffekt
Parbildning
Energi överförs till elektron, som joniserar
2
2
2
2
12
Räckvidd: Laddade partiklar bromsas in, den sträcka de tillryggalägger
= räckvidd. Relevant för alfa, beta.
2
Halveringstjocklek: Fotoner har viss sannolikhet att ”försvinna” genom
de tre växelverkanstyperna. Antalet fotoner avtar exponentiellt med
tillryggalagd sträcka, halverad intensitet efter viss sträcka =
halveringstjocklek. Relevant för gamma.
2
Dos: Från joniserande strålning absorberad energi per kg
absorbatormaterial. Enhet J/kg = Gray.
2
Ekvivalent dos: Dos multiplicerad med viktningsfaktor wr som tar
hänsyn till biologiska verkan av dosen. Enhet Sievert. wr är 1 för beta
och gamma, 20 för alfa.
2
MALMÖ HÖGSKOLA, Lärarutbildningen, Avdelningen för fysik
Mats Areskoug
2
22
040603
5
L 10 log
I
I0
I
10 12
I
7,5 log 12
10
I
10 7 ,5 12
10
7 ,5
I 10 10 12 10 4,5 3,16 10 5 W/m 2
2
Intensiteten blir 6 ggr större:
I 2 6 3,16 10 5 3,16 10 5 W/m 2
2
75 10 log
L2 10 log
3,16 10 5
82,8dB
10 12
2
Ljudintensiteten minskar faktor 4 då avståndet ökar faktor 2. En
minskning av ljudintensiteten till hälften motsvarar minskning av
ljudnivån med 3 dB.
2+2
Ny ljudnivå: L2=95-6=89 dB
Grundton f1=220 Hz enl mätning i figur.
v 340
1,54m
f 220
2
Övertonernas frekvens enl mätning i figur:
f2=440 Hz=2f1
f3=650 Hz=3f1
f4=850 Hz=4f1
f5=1060 Hz=5f1
2
62=1280 Hz=6f1
De udda övertonerna är starka i enlighet med teorin för stående våg
(resonans) i rör som är slutet i ena änden
2
Skiss av rör med stående våg, flera fall
16
Summa
80
MALMÖ HÖGSKOLA, Lärarutbildningen, Avdelningen för fysik
Mats Areskoug
3
040603
