เรื่องที่ 20  ฟิสิกส์นิวเคลียร์
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Like this? Share it with your network

Share

เรื่องที่ 20 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

  • 11,326 views
Uploaded on

 

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
No Downloads

Views

Total Views
11,326
On Slideshare
4,755
From Embeds
6,571
Number of Embeds
5

Actions

Shares
Downloads
268
Comments
0
Likes
5

Embeds 6,571

http://thanakit553.wordpress.com 6,548
http://apps.createcoolapps.com 12
http://www.google.co.th 8
https://www.google.co.th 2
https://twitter.com 1

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร ฟ สิ ก ส บทที่ 20 ฟ สิ ก ส นิ ว เคลี ย ร! ปพนฐานการเขยนสญลกษณแทนอะตอมเบองตน ู ้ื ี ั ั  ้ื  อนุภาค ประจุ (C) ตัวแทน มวล (kg) มวล (amu) โปรตรอน (p) +1.6 x 10–19 +1 1.672 x 10–27 1.007285 อิเล็กตรอน (e) –1.6 x 20 –19 –1 9.108 x 10 –31 0.000549 0 1.674 x 10–27 นิวตรอน (n) 0 1.008665 หมายเหตุ 1 amu = 1.66 x 10–27 kg สัญลักษณแทน เลขมวล (A) = จํานวน p + จํานวน n 4 = จํานวนนิวคลีออน 2 He ! ! เลขอะตอม (Z) = จํานวน p1. จากรปอะตอมของธาตชนดนมเี ลขมวล และเลขอะตอมเทาใด ู ุ ิ ้ี 1. 7 , 2 2. 5 , 3 3. 5 , 2 4. 3 , 3 (ขอ 3)  !วธทา ิี ํ!2. ขอใดหมายถึงนิวคลีออน (Nucleon) 1. อิเล็กตรอน + โปรตรอน 2. นิวตรอน + อิเล็กตรอน 3. นิวเคลียส + อิเล็กตรอน 4. นิวตรอน + โปรตรอน (ขอ 4.) วธทา ิี ํ!3. ดบกมเี ลขอะตอม = 50 และ เลขมวล 120 จะมีจานวนนิวคลีออนเทาไร ี ุ ํ ก. 50 ข. 70 ค. 120 ง. 170 (ขอ ค.) วธทา ิี ํ!!! "#!
  • 2. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร ควรทราบ 1. เลขอะตอม = จานวนโปรตรอน = ลําดับของธาตุในตารางธาตุ ํ ดังนัน หากทราบเลขอะตอมจะบอกไดวาเปนธาตุอะไร ้ 2. อะตอมปกติ จํานวน p = จํานวน e หากอะตอมปกติรบ e เพิมเขาตัว จะมีประจุรวมเปนลบ ั ่ หากอะตอมปกติเสีย e ออกไป จะมประจรวมเปนบวก ี ุ  สัญลักษณแทน เลขมวล (A) 4 ?! บอกประจุ (K) 2 He ! เลขอะตอม (Z) 3. สูตรตอไปนใชหาจานวน p , n , e  ้ี  ํ จากสัญลักษณอะตอม จํานวน p = Z จํานวน n = A – Z จํานวน e = Z – K !4. คําชี้แจง ใชตารางตอไปนตอบคาถาม   ้ี ํ อะตอม จํานวนโปรตรอน จํานวนนิวตรอน จํานวนอิเล็กตรอน A 9 7 9 B 9 8 9 C 9 9 9 D 9 9 9 อะตอมใดเปนอะตอมของธาตเุ ดยวกัน  ี (ขอ 4.)  1. A และ B 2. B และ C 3. C และ D 4. A , B , C และ D! "$!
  • 3. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร5. จงหาจํานวนโปรตรอน นวตรอน และ อเิ ลกตรอน จากสัญลักษณของอะตอมตอไปนี้ ิ ็ 40 1. 18 Ar P =……… N = ………… e = …………. 39 2. 19 K P =……… N = ………… e = …………. 235 3. 92 U P =……… N = ………… e = …………. 4. 15 P 3 - 31 P =……… N = ………… e = ………….6. จงหาจํานวนโปรตรอน นวตรอน และอิเล็กตรอน จากสัญลักษณของอะตอมตอไปนี้ ิ 1. 83 Kr 36 P =……… N = ………… e = …………. 232 2. 90 Th P =……… N = ………… e = …………. 3. 17 O 2− 8 P =……… N = ………… e = ………….! 4. 17 Cl1− 35 P =……… N = ………… e = ………….! 5. 9 Be 2+ 4 P =……… N = ………… e = ………….7. อะตอมของ 84 Po210 ก. มจานวนนวคลออน ีํ ิ ี = 210 จานวนนวตรอน ํ ิ = 84 ข. มีจานวนอิเล็กตรอน ํ = 84 จานวนนวตรอน ํ ิ = 126 ค. มีจานวนอิเล็กตรอน ํ = 126 จํานวนโปรตรอน = 84 ง. มจานวนนวคลออน ีํ ิ ี = 210 จํานวนอิเล็กตรอน = 126 (ขอ ข.) วธทา ิี ํ!8. ธาตุ A มีจานวนอิเล็กตรอน และนิวตรอนเทากัน 13 และ 14 ตามลําดับ ธาตุ A มีเลข ํ อะตอม และเลขมวลเทาไร 1. 14 , 27 2. 13 , 14 3. 13 , 27 4. 27 , 13 (ขอ 3.)วธทา ิี ํ!9(มช 32) อะตอมของธาตุ 78Pt196 และ 79Au197 จะมีจานวนอะไรเทากัน ํ ก. นิวคลีออน ข. นวตรอน ิ ค. โปรตรอน ง. อเิ ลกตรอน ็ (ขอ ข.) วธทา ิี ํ!! "%!
  • 4. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร!!!ตอนที่ 1 กมมนตภาพรงส! ั ั ั ี กัมมันตภาพรังสี กัมมันตภาพรังสี เปนปรากฏการณทนวเคลียส ่ี ิ ของโอโซโทปทไมเ สถยรเกดการปรบตวเพอใหมี ่ี ี ิ ั ั ่ื  เสถยรภาพโดยการปลอยอนภาคบางชนด หรอ ี  ุ ิ ื !! พลงงานออกมาในรปของรงสี และ ธาตุทมสมบัตในการแผรงสีไดเองนีเ้ รียกวา ธาตุกมมันตรังสี! ั ู ั ่ี ี ิ ั ั10. ปรากฏการณกัมมันตภาพรังสี คือ .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ธาตุกัมมันตรังสี คือ.......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........ รังสีที่คายออกมาจากธาตุกัมมันตรังสี เมื่อนําไปแยกในสนามแมเหล็กจะแยกได 3 ชนด คือ ิ 1. รังสีแอลฟา (Alpha particte , α) เปนนวเคลยสของอะตอมของธาตฮเี ลยม มีมวลเทากับ 4 และมีประจุไฟฟา +2 เขียน  ิ ี ุ ี สัญลักษณจึงได 4 He โดยทั่วไปรังสีมีพลังงาน 4 –10 MeV 2 เนืองจาก มีมวล............ ่ ทําใหตัวกลางแตกตัว............ อัลฟาจะเสียพลังงาน............ ! ทําใหอํานาจในการเคลื่อนทะลุทะลวง............. (เคลอนได 3 – 5 Cm ในอากาศ) ่ื รังสีแอลฟา อาจเรยกชอวา อนภาคแอลฟา ี ่ื  ุ11. รังสีอัลฟา มีมวล = ……….. มีประจุ = ............. เนืองจากมีมวลมาก → ทําใหตวกลางแตกตัวได.......... → เสียพลังงาน........... → ทะลทลวงได....... ่ ั ุ 2. รังสีบีตา (Beta paticle , β) เปนลําของอิเลคตรอนที่มีพลังงานสูงในชวงประมาณ 0.025 – 3.5 MeV เขยนเปน ี  สัญลักษณจะได 01 e - เนองจากมมวล............ → ทําใหตวกลางแตกตัว.............. → เสียพลังงาน.......... ่ื ี ั → ทําใหอํานาจในการเคลื่อนที..........กวาอัลฟา ่ นอกจากนี้รังสีบีตายังเบี่ยงเบนในสนามแมเหล็กไดมากกวารังสีแอลฟา เพราะอตราเรว ั ็ ของการเคลื่อนที่สูงกวาอัลฟา! &!
  • 5. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร ตองทราบ 1) เมอนวตรอนใหนวเคลยสเกดการแตกตว จะใหอเิ ลคตรอนออกมา กลาย ่ื ิ  ิ ี ิ ั เปนรังสีบตา ออกมานอกนิวเคลียส และยงจะใหโปรตรอนเหลออยในนวเคลยสอก ี ั  ื ู ิ ี ี 1 ตัว ทําใหนิวเคลียสมีโปรตรอนมากขึ้นแลวเปลี่ยนเปนนิวเคลียสของธาตุชนิดอื่น 2) เนืองจากอิเลคตรอนทีออกมาจากนิวเคลียส มีมวลนอย ดงนนมวลของ ่ ่ ั ้ั นิวเคลียสจึงคงเดิม12. รงสบตา มีมวล = ……….. มีประจุ = ............. ั ี ี เนองจากมมวลนอย → ทําใหตวกลางแตกตัวได.........→ เสียพลังงาน.........→ ทะลทลวงได....... ่ื ี  ั ุ13. รงสบตา คือ อิเลคตรอนทีหลุดออกมาจากนิวเคลียส เกิดจากการสลายตัวของ................... ั ี ี ่14. เมอนวตรอนสลายตว นอกจากไดอเิ ลคตรอนออกมาเปนรังสีบตาแลว ยังจะได................ ่ื ิ ั ี15. เมื่อนิวเคลียสคายรังสีบีตาออกมาแลว นิวเคลียสจะเกิดการเปลี่ยนแปลงชนิดของธาตุ เพราะจํานวน......................จะเพิ่มขึ้น 1 ตัว16. เมื่อนิวเคลียสคายรังสีบีตาออกมา จํานวนนิวตรอนจะลดลงไป 1 ตัว แตจานวนโปรตรอน ํ จะเพิ่มขึ้น 1 ตัว จึงทําให.................ของนิวเคลียสคงเดิม 3. รงสแกมมา (Gamma Rays γ) ั ี เปนคลื่นแมเหล็กไฟฟาชนิดหนึ่ง จึงเปนกลางทางไฟฟา เกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับ พลังงานของนิวเคลียส เพราะนิวเคลียสที่เกิดใหมในกัมมันตภาพรังสีนั้น จะอยูในภาวะ Excited Stated และ เมื่อนิวเคลียสลดระดับพลังงานลงมาอยูใน Ground Stated จะคายพลัง งานออกมาเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟา ในระดบของรงสแกมมานนเอง เนื่องจากรังสีแกมมามี ั ั ี ่ั พลังงานสูงมากคือ ปริมาณ 0.04 – 3.2 MeV และทาใหเ กดการแตกตวเปนอออนของตว ํ ิ ั  ิ ั กลางที่ผานนอยมาก ดังนัน Gamma Rays จึงมีอํานาจในการทะลุผานสูงมาก ้17. รังสีที่คายออกมาจากนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรัวสีมี 3 ชนด คือ อลฟา , บีตา , แกมมา ิ ั จงเรียงลําดับรังสี จากมวลมากไปนอย ................................................ ........ ........ .............. จงเรียงลําดับจากความสามารถทําใหตัวกลางแตกตัวจากมากไปนอย........ ........ ........ .......... จงเรียงลําดับอัตราการสูญเสียพลังงานจากมากไปนอย........ ........ ........ ........ ........ ........ ...... จงเรียงลําดับอํานาจในการทะลุทะลวงจากมากไปนอย........ ........ ........ ........ ........ ........ ...... จงเรียงลําดับพลังงานรังสีจากมากไปนอย........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........! &(!
  • 6. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร18. การแผรังสีชนิดใดที่มิไดมีแหลงกําเนิดจากนิวเคลียส ก. แอลฟา ข. เบตา ค. แกมมา ง. รังสีเอกซ (ขอ ง.) วธทา ิี ํ!19. รงสตอไปน้ี รังสีใดมีประจุไฟฟา ั ี  1. รังสีเอกซ 2. รังสีแอลฟา 3. รังสีแกมมา 4. รงสเี บตา 5. รังสีคาโธด ั คําตอบที่ถูกตองคือ (ขอ ง.)  ก. ขอ 1, 2, 3 ข. ขอ 2, 3, 4 ค. ขอ 3, 4, 5 ง. ขอ 2, 4, 5วธทา ิี ํ!20. การเรยงรงสจากสารกมมนตรงสี โดยคุณสมบัติการทะลุทะลวงจากมากไปนอยคือ ี ั ี ั ั ั ก. แอลฟา เบตา แกมมา ข. แกมมา เบตา แอลฟา ค. เบตา แอลฟา แกมมา ง. เบตา แกมมา แอลฟา (ขอ ข.) วธทา ิี ํ!21. รังสีที่เบี่ยงเบนในสนามแมเหล็กไดมากที่สุดคือ ก. แอลฟา ข. เบตา ค. แกมมา ง. รังสีเอกซ (ขอ ข.) วธทา ิี ํ!22(มช 35) ถาใหรังสีบีตา แกมมา และแอลฟา เคลอนทอยในนา และ รังสีบีตาทั้งสามชนิดมี ่ื ่ี ู ํ้ พลังงานเทากัน เราจะพบวารังสีบีตาเคลื่อนที่ไดระยะทาง (ขอ ง.)  ก. สั้นที่สุด ข. ไกลที่สุด ค. ไกลกวาแกมมาแตใกลกวาแอลฟา ง. ไกลกวาแอลฟาแตใกลกวาแกมมาวธทา ิี ํ!23. อนุภาคแอลฟามีพลังงานโดยเฉลี่ยสูงกวาอนุภาคเบตา และรังสีแกมมาแตเหตุใดจึงมี อํานาจในการทะลุทะลวงไดนอยกวา (ขอ ก.)  ก. อนุภาคสูญเสียพลังงานเร็ว ข. อนุภาคแอลฟามีมวลมาก ค. อนุภาคแอลฟามีประจุมาก ง. อนุภาคแอลฟามีขนาดโตวธทา ิี ํ!! &)!
  • 7. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร24(มช 38) กระบวนการที่เกิดขึ้นในนิวเคลียส ซึ่งมีลักษณะ คลายกบการปลอยแสงของอะตอม  ั ที่อยูในสถานะกระตุน คือกระบวนการใด (ขอ 1.)  1. การแผรงสแกมมา ั ี 2. การปลอยอนภาคบตา ุ ี 3. การปลอยอนุภาคอัลฟา 4. การปลอยอนภาคนวตรอน ุ ิวธทา ิี ํ! !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"" ตอนที่ 2 สมการนิวเคลียร แนะนาใหทราบถงสญลกษณบางอยาง ํ  ึ ั ั   รังสีอัลฟา = α = 4 He 2 รงสบตา ั ี ี = 0 β = -1 e รังสีแกมมา = γ โปรตรอน = p = 1H 1 นิวตรอน = n = 1 n 0 โพซิตรอน = e + = 0e 1 ดิวเทอรอน = 1 H 2 ตริตรอน = 3 1H 238! ตัวอยางที่ 1 กําหนด 92 U สลายตัวใหรังสีอัลฟาออกมา จงเขยนสมการแสดงการแตกตวน้ี ี ั วธทา สมการเบื้องตนอยางงาย ิี ํ ตวเรมตน → ตวเกดใหม + รังสีที่คาย ั ่ิ  ั ิ 238 234 4 92 U → 90 Th + 2 He! ! ในสมการนี้ ทุกตัวแสดงถึงนิวเคลียสของอะตอม สมการนี้จึงเรียกสมการนิวเคลียร!!! หลักในการเขียนสมการนิวเคลียร!! 1) ผลรวมเลขมวล (เลขบน) กอนปฏิกิริยาและ ผลรวมเลขมวลหลงปฏกรยา ตองมีคาเทากัน! ั ิิิ! 2) ผลรวมเลขอะตอม (เลขลาง) กอนปฏิกิริยา และ ผลรวมเลขอะตอมหลังปฏิกิริยาตอง! ! ! มีคาเทากัน 222 ตัวอยางที่ 2 กําหนด 86 Rn สลายตัวใหรังสีอัลฟาออกมา จงเขยนสมการแสดงการแตกตว ี ั วธทา สมการเบื้องตนอยางงาย ิี ํ ตวเรมตน → ตวเกดใหม + รังสีที่คาย ั ่ิ  ั ิ 222 218 4 ! 86 Rn → 84 Po + 2 He ! !! &*!
  • 8. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร 210 ตัวอยางที่ 3 กําหนด 83 Bi สลายตัวใหรังสีบีตาออกมา จงเขยนสมการแสดงการแตกตวน้ี ี ั วธทา สมการเบื้องตนอยางงาย ิี ํ ตวเรมตน → ตวเกดใหม + รังสีที่คาย ั ่ิ  ั ิ 210 210 0! 83 Bi → 84 Po + -1 e !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!""! 234 ตัวอยางที่ 4 กําหนด 90 Th สลายตัวใหรังสีบีตา และแกมมา ออกมา จงเขยนสมการแสดง ี การแตกตวน้ีั วธทา สมการเบื้องตนอยางงาย ิี ํ ตวเรมตน → ตวเกดใหม + รังสีที่คาย ั ่ิ  ั ิ 234 234 0 90 Th → 91 Pa + -1 e + γ25(En 41) เมื่อบิสมัท–214 (83 Bi) สลายใหรังสีบีตาลบ นิวเคลียสของธาตุใหมคือขอใด 214 210 1. 82 Pb 210 2. 83 Bi 214 3. 85 At 214 4. 84 Po (ขอ 4.) วธทา ิี ํ!26(มช 36) จากปฎิกิริยาตอไปนี้ 79Au197 + 1H2 → x + 2He4 นิวเคลียส X จะมีจานวนโปรตรอนและนิวตรอนอยางไร ํ (ขอ 1.)  1. โปรตอน 78 ตัว นิวตรอน 117 ตัว 2. โปรตอน 78 ตัว นิวตรอน 195 ตัว 3. โปรตอน 117 ตัว นิวตรอน 195 ตัว 4. โปรตอน 195 ตัว นิวตรอน 78 ตัววธทา ิี ํ!27(มช 34) ไอโซโทปกัมมันตรังสี 11Na24 สามารถผลิตไดจากปฎิกิริยา 13Al27 + x → 11Na24 + 2He4 ในสมการนี้อนุภาค X คือ (ขอ ก.)  ก. นิวตรอน ข. โปรตรอน ค. โปสิตรอน ง. อิเล็กตรอนวธทา ิี ํ!28(En 42/1) จากปฏิกิริยานิวเคลียร 14 N + 1 H → 15 N + x X คืออนุภาคใด (ขอ 4.) 7 1 7  1. นิวตรอน 2. อิเล็กตรอน 3. โปรตรอน 4. โพซิตรอน!! &+!
  • 9. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร29(มช 35) นิวเคลียส 84Po216 สลายตัวไปเปนนิวเคลียส 82Pb212 จะใหรงสหรออนภาค ั ี ื ุ ชนดใดออกมา ิ ก. แกมมา ข. บีตา ค. นิวตรอน ง. แอลฟา (ขอ ง.) วธทา ิี ํ! ี 23830(En 38) จากธาตไอโซโทปของยเู รเนยม 92 U สลายตัวแบบอนุกรมได อนุกรมแอลฟา ุ รวม 8 ตัว และ อนภาคบตาลบ รวม 6 ตัว และไดไอโซโทปของธาตใหมอก 1 ตัว ุ ี  ุ ี อยากทราบวาไอโซโทปของธาตุใหมมีเลขมวล และเลขอะตอมตรงกับขอใด (ขอ 4.) ! ! 1. 91 , 234 2. 92 , 206 3. 234 , 91 4. 206 , 82วธทา ิี ํ!31(En 36) นิวเคลียส สลายตัวสูไอโซโทปเสถียร ตามลําดับดังนี้ )( $) !" 210 Pb → x → y αγ z βγ β → 82 จานวนนวตรอนในไอโซโทปเสถยร Z เปนเทาไร ํ ิ ี (124 ตัว)วธทา ิี ํ! 22632(มช 40) จากการสลายตัวของ 88 Ra ตามแผนภาพ ขางลางนี้ A ควรจะเปนอะตอมของขอใด 214 1. 84 Po 218 2. 85 At 218 3. 81 Ti 214 4. 83 Bi (ขอ 4.)33(En 44/1) จากรูปเปนแผนภาพแสดงบางสวนของอนุกรมการสลายของนิวเคลียสธาตุหนัก ในที่นี้นิวเคลียส ก. สลายเปนนิวเคลียส ข. และ นิวเคลียส ข. สลายเปนนิวเคลียส ค. ในระ หวางการสลายตัวจากนิวเคลียส ก→ข→ค จะปลอยอนุภาคเรียงลําดับไดดังนี้ 1. อนภาคแอลฟา และอนุภาคบีตาบวก ุ 2. อนภาคบตาลบ และอนุภาคแอลฟา ุ ี 3. อนุภาคบีตาบวก และ อนภาคแอลฟา ุ 4. อนภาคแอลฟา และอนุภาคบีตาลบ ุ (ขอ 4.) ! &"!
  • 10. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร34(มช 43) จากภาพอนุกรมการสลายตัวของ 238U ดังรูปดานลาง ถา 222Rn สลายตัวได 210Po จะมอนภาค แอลฟาและ ี ุ บตาถูกปลอยออกมาเทาใด ี  1. มอนภาคบตา 3 ตัว และ ี ุ ี อนภาคแอลฟา 3 ตัว ุ 2. มอนภาคบตา 3 ตัว และ ี ุ ี อนภาคแอลฟา 4 ตัว ุ 3. มอนภาคบตา 4 ตัว และ ี ุ ี อนภาคแอลฟา 3 ตัว ุ 4. มอนภาคบตา 4 ตัว และ ี ุ ี ! อนภาคแอลฟา 4 ตัว ุ (ขอ 3.) วธทา ิี ํ!35. จงหาจํานวนอนุภาคแอลฟา ( 4 He ) และอนุภาคบีตา ( -1 e ) จากอนุกรมการสลายตัวของ 2 0 นิวเคลียสตอไปนี้ 90 Th → 82 Pb 232 208 α β (6α , 4β)วธทา ิี ํ!!36. จงหาจํานวนอนุภาคแอลฟา ( 4 He ) และอนุภาคบีตา ( -1 e ) จากอนุกรมการสลายตัวของ 2 0 237 นิวเคลียสตอไปนี้ 93 Np → 83 Bi209 α β (7α , 4β)วธทา ิี ํ! !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"" ตอนที่ 3 การสลายตัวของนิวเคลียส เมื่อนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีสลายตัวไป จํานวนที่เหลืออยูยอมมีคาลดลง ! ! เราสามารถหาปริมาณที่เหลือไดเสมอ โดยอาศัยสมการดังนี! ้ −t N = No . 2 T หรือ N = N0 e −λ t −t m = mo . 2 T หรือ m = m0 e −λ t −t A = Ao . 2 T หรือ A = A0 e −λ t!! &&!
  • 11. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร ! เมือ No = จานวนนวเคลยสของธาตกมมนตรงสเี รมแรกทพจารณา (t = 0) ่ ํ ิ ี ุ ั ั ั ่ิ ่ี ิ N = จํานวนนิวเคลียสที่เหลืออยูเมื่อเวลาผานไป t Ao = กัมมันตภาพขณะเริ่มตน (t = 0) A = กัมมันตภาพเมื่อเวลา t ใด ๆ นบจากเรมตน ั ่ิ  mo = มวลขณะเริ่มตน (t = 0) m = มวลเวลาผานไป t e = 2.7182818 T = ครงชวต ่ึ ี ิ T = In2 = 0.693 λ λ λ = คาคงตัวการสลาย37. ธาตุกัมมันตรังสีชนิดหนึ่ง มีเวลาครึ่งชีวิต 10 วัน ถาเก็บธาตุนั้น จํานวน 24x1018 อะตอม ไว 30 วัน จะเหลอธาตนนกอะตอม ื ุ ้ั ่ี (3 x 1018)วธทา ิี ํ!!!!!!!!38(มช 44) สารกมมนตรงสชนดหนงขณะเรมตน (t = 0) มีกัมมันตภาพ 12800 เบ็กเคอเรล ั ั ั ี ิ ่ึ ่ิ  มครงชวต 6 วัน อยากทราบวาเวลาผานไปเทาใด กัมมันตภาพของสารนี้จะลดลงเหลือ ี ่ึ ี ิ 1600 เบ็กเคอเรล (ขอ 2.)  1. 12 วัน 2. 18 วัน 3. 21 วัน 4. 24 วันวธทา ิี ํ!!!!!!!!! &#!
  • 12. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร39. ทิ้งน้ํายาซึ่งเปนสารกัมมันตรังสีไวเปนเวลานาน วัดกัมมันตภาพได 4200 ครัง/วินาที ้ ถาน้ํายานี้เปนของใหม จะวดกมมนตรงสได 16800 ครัง/วินาที ถาชวงครึ่งชีวิตของสาร ั ั ั ั ี ้ ในน้ํายานี้เปน 8 วัน จงหาวาทิ้งน้ํายาไวเปนเวลานานเทาใด (16 วัน)วธทา ิี ํ!!!!!!40(มช 35) ไอโซโทปกมมนตรงสชนดหนงมคาครงชวต 30 นาที อยากทราบวาจะตองใช ั ั ั ี ิ ่ึ ี  ่ึ ี ิ เวลากี่นาที จึงจะมีปริมาณลดลงเหลือเพียง 1/10 ของปริมาณเมือตอนเริมตน (100 นาที) ่ ่วธทา ิี ํ!!!!!!41. เศษไมโบราณเมื่อนําไปวัดกัมมันตภาพจะได 12.5 ตอนาที ของคารบอน –14 แตไมชนด    ิ เดียวกัน ซึ่งมีชีวิตและอบแหงแลวเปนปริมาณเทากันวัดได 100 ตอนาที อยากทราบวา เศษ  ไมโบราณไดตายมากี่ปแลว กาหนดเวลาครงชวตของ 14 C เทากับ 5600 ป ํ ่ึ ี ิ (16800 นาที)วธทา ิี ํ!!!!!!!42(En 43/2) สารกัมมันตรังสีโคบอลต –60 สลายตัวใหรังสีเบตา และรังสีแกมมา โดยมครง ี ่ึ ชีวิต 5.30 ป จงหาเปอรเ ซนตของสารกมมนตรงสทเ่ี หลอยเู มอเวลาผานไป 15.9 ป ็  ั ั ั ี ื ่ื  1. 6.25 % 2. 12.5 % 3. 18.75 % 4. 25 % (ขอ 2.) วธทา ิี ํ!! &$!
  • 13. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร43(En 41/2) ในการทดลองวัดปริมาณรังสีจากธาตุ กมมนตรงสชนดหนง เมื่อเขียนกราฟแสดงความ ั ั ั ี ิ ่ึ สัมพันธระหวางมวล ของ ธาตุกัมมันตรังสีที่เวลา ผานไป t ใดๆ กับเวลาที่ผานไป t จะไดผลดัง รูป แสดงวาที่เวลาผานไป 8 ชวโมง นับจาก ่ั ตอนตนธาตุกัมมันตรังสีนี้จะเหลืออยูกี่มิลลิกรัม 1. 6.25 mg 2. 3.13 mg 3. 1.56 mg 4. 0.78 mg (ขอ 1.) วธทา ิี ํ!!!!!!!44(En 34) ไอโอดีน –131 มีคาคงตัวของการสลายเทากับ 0.087 ตอวน ถามไอโอดน –131  ั ี ี อยู 10 กรัม ตอนเริมตนเมือเวลาผานไป 24 วัน จะมีไอโอดีน –131 เหลออยเู ทาไร ่ ่ ื  (กําหนดให In2 = 0.693) (ขอ 2.)  1. 0.63 กรัม 2. 1.25 กรัม 3. 2.50 กรัม 4. 5.00 กรัมวธทา ิี ํ!!!!!!!45(มช 37) คาคงตวของการสลายของธาตกมมนตรงสซงเรมตนมจานวนอะตอม 24 x 1018  ั ุ ั ั ั ี ่ึ ่ิ  ี ํ อะตอม เมอเวลาผานไป 90 วัน จะเหลือ 3 x 1018 อะตอม คอขอใด ่ื  ื  (ขอ 3.)  1. 0.069/วัน 2. 0.035 /วัน 3. 0.023 / วัน 4. 0.017 / วันวธทา ิี ํ!!!! &%!
  • 14. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร46(มช 42) สารกัมมันตรังสี A มีคากัมมันตภาพในตอนเริมตนอยู 1.28 คูรี ขณะที่สารกัมมัน–  ่ ตรังสี B มีคากัมมันตภาพอยู 160 มิลลิคูรี เมอเวลาผานไป 36 ชวโมง สารทั้ง 2 เหลือ ่ื  ่ั คากัมมันตภาพอยู 20 มิลลิคูรี เทากัน จงหาอัตราสวนของคาคงทีของการสลายของสาร A ่ ตอสาร B (λA /λB ) (ขอ 3.)  1. 0.5 2. 1 3. 2 4. 4วธทา ิี ํ!!!!!!! คากัมมันตภาพ (A) คากัมมันตภาพ คือ อัตราการสลายตัว ณ เวลาหนง (นิวเคลียสตอวินาที , Bq) ่ึ A = dNdt คากัมมันตภาพ อาจใชหนวยเปนนิวเคลียสตอวินาที เรยกอกอยางหนง Bq หรือ ี ี  ่ึ อาจใช หนวยเปน คูรี (Ci)   1 Ci = 3x1010 Bq เราอาจหาคากัมมันตภาพ (A) ไดจากสมการ A = λN เมือ A = กัมมันตภาพ (นิวเคลียสตอวินาที , ฺBq) ่ λ = คาคงตัวการสลาย (ตอวินาที) N = จานวนนวเคลยส ณ. เวลานั้น ๆ (นิวเคลียส) ํ ิ ี47(En 44/2) ธาตกมมนตรงสจานวนหนง มีกัมมันตภาพ 1 ไมโครคูรี และมีครึ่งชีวิตเทากับ ุั ั ั ีํ ่ึ 1000 วินาที จํานวนนิวเคลียสกัมมันตรังสีขณะนั้นเปนเทาใด (1 คูรี = 3.7x1010 Bq ) 1. 3.7x107 2. 5.3 x107 3. 3.7x109 4. 5.3x109 (ขอ 2.) วธทา ิี ํ!! #!
  • 15. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร48(En42/2)(En 43/1) ถาธาตุ x มีจานวนอะตอมเปน 2 เทาของธาตุ y แตมีกัมมันตภาพเปน ํ 3 เทาของธาตุ y ครึงชีวตของธาตุ x จะเปนกเ่ี ทาของธาตุ y ่ ิ   1. 1 เทา 2. 2 เทา 3  6  3  3. 2 เทา 4. 6 เทา (ขอ 2.) วธทา ิี ํ!!!!!!!!!!!49. ธาตุกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งครึ่งชีวิต 15 วัน และเรมตนของธาตนมกมมนตภาพ 10 ไมโครคูรี ่ิ  ุ ้ี ี ั ั จํานวนอนุภาคที่ปลดปลอยออกมาใน 1 วินาที เปนเทาใด เมื่อทิ้งธาตุนี้ไวเปนเวลา 30 วัน (กําหนด 1 คูรี = 3.7x1010 s–1) (9.25x 104 นิวเคลียส)วธทา ิี ํ!!!!!!!!!50(มช 38) คนไขคนหนงตองการไดรบรงสแกมมาจากโคบอลด–60 แตปริมาณรังสีแกมมาที่  ่ึ  ั ั ี  ใชมีมากเกินไปนําแผนตะกั่วมากั้น จะตองใชแผนตะกั่ว 3 แผนมากั้น จึงจะไดปริมาณรังสี แกมมาที่พอดี ถาตะกั่ว 1 แผน สามารถกั้นรังสีแกมมามาไมใหผานมาได 90 เปอรเ ซนต ็ อยากทราบวาปรมาณรงสแกมมาทออกมาไดพอดจะคดเปนกเ่ี ปอรเ ซนตของปรมาณเดม  ิ ั ี ่ี  ี ิ  ็  ิ ิ 1. 0.01% 2. 0.1 % 3. 3% 4. 30% (ขอ 2.) วธทา ิี ํ!! #(!
  • 16. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร51(En 35) คาคงที่ของการสลายตัวของธาตุธอเรียม–232 เทากับ 1.6x10–18 ตอวินาที ธาตุ นันจํานวน 464 กรัม จะสลายตัวกี่ลานอะตอมตอวินาที ้ (1.92 ลานอะตอม/วินาที)วธทา ิี ํ!!!!!52(En 43/2) ในการทดลองทอดลูกเตาเพื่อเปรียบเทียบกับการสลายตัวของนิวเคลียสกัมมันตรังสี นกเรยนคนหนงใชลกเตา 6 หนา จํานวน 600 ลูก โดยแตมสีไวหนึ่งหนาทุกลูก และหยิบ ั ี ่ึ  ู  ลูกที่ขึ้นหนาสีออกทุกครั้งที่ทอด จงประมาณวาหลังจากการทอดลูกเตาครั้งที่ 3 เมือหยิบ ่ ลูกที่ขึ้นหนาสีออกแลว นาจะเหลือลูกเตากี่ลูก 1. 250 ลูก 2. 300 ลูก 3. 350 ลูก 4. 400 ลูก (ขอ 4)วธทา ิี ํ!!!!!53(En 41) ในการทดลองอุปมาอุปไมยการทอดลูกเตากับการสลายของธาตุกมมันตรังสี โดยการโยน ั ลกเตาแลวคดหนาทไมแตมสออกไป ถาลูกเตามี 6 หนา มีหนาทีแตมสี 2 หนา และมจานวน ู   ั  ่ี   ี  ่  ีํ 90 ลูก จงหาวาถาทาการโยนลกเตาทงหมด 2 ครั้ง โดยสถิตจะเหลือจํานวนลูกเตาเทาใด   ํ ู  ้ั ิ 1. 10 ลูก 2. 30 ลูก 3. 40 ลูก 4. 56 ลูก (ขอ 1)วธทา ิี ํ!!!!!! !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!""! #)!
  • 17. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร ตอนที่ 4 แรงนิวเคลียร และพลังงานยึดเหนี่ยว รัศมีนวเคลียส ิ เราสามารถหารัศมีนิวเคลียสของอะตอมธาตุใ ด ๆ ไดจากสมการ 1 R = r0 A 3 เมือ ro ≈ (1.2 x 10 –15) – (1.5 x 10–15) เมตร ่ A = เลขมวล54. จงหารัศมีของนิวเคลียส 64 Zn กําหนด ro = 1.2x10 –15 เมตร 30 (4.8 x 10–15)วธทา ิี ํ!!!55(En 33) ถารัศมีนิวเคลียสธาตุไฮโดรเจนเปน 1.4x10 –15 เมตร รัศมีนิวเคลียสของธาตุ 27Al จะเปน กี่เมตร 1. 4.2x10–15 เมตร 2. 5.6x10–15 เมตร 3. 12.6x10–15 เมตร 4. 27x10–15 เมตร (ขอ 1.) วธทา ิี ํ!!!!56. ธาตุไอโซโทปของ 224 Ra จะมรศมเี ปนกเ่ี ทาของธาตไอโซโทปของ 11 Na 88 ีั   ุ 28 1. 2 เทา  2. 3 เทา  3. 4 เทา  4. 5 เทา  (ขอ 1.) วธทา ิี ํ!!!!!!!!! #*!
  • 18. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร แรงนิวเคลียร แรงทีเ่ กียวของกับนิวคลีออนในนิวเคลียส ่ 1) แรงผลักระหวางประจุไฟฟา (มีคามาก) 2) แรงดงดดระหวางมวล (มีคานอย) ึ ู   3) แรงนวเคลยร คอยผกมดนวคลออนตาง ๆ เอาไวมิใหฟุง ิ ี ู ั ิ ี  กระจายออกมานอกนิวเคลียส (มีคามหาศาล เมื่อเทียบกับ แรงผลกประจุ) ั ลกษณะของแรงนวเคลยร ั ิ ี 1) เปนแรงดงดดระยะสน  ึ ู ้ั 2) ไมเกี่ยวกับชนิดของประจุ 3) มีคามากกวาแรงผลักระหวางประจุไฟฟา !57(มช 33) ขอตอไปนขอใดอธบายธรรมชาตของแรงนวเคลยรไดถกตองทสด   ้ี  ิ ิ ิ ี   ู  ่ี ุ ก. แรงนวเคลยรเ ปนแรงระยะสน , ดึงดูด , ขึ้นอยูกับระยะทางกําลังสองผกผันและไม ิ ี  ้ั ขึ้นกับชนิดประจุไฟฟา ข. แรงนวเคลยรเ ปนแรงระยะสน , ดึงดูด , ขึ้นอยูกับระยะทางกําลังสองผกผันและขึ้น ิ ี  ้ั กับชนิดประจุไฟฟา ค. แรงนิวเคลียรเปนแรงระยะยาว , ดึงดูด , ขึ้นอยูกับชนิดของประจุไฟฟา และขนาด ใหญกวาแรงโนมถวงมาก ง. แรงนวเคลยรเ ปนแรงระยะสน , ดึงดูด , ไมขึ้นอยูกับชนิดประจุไฟฟา และขนาด ิ ี  ้ั ใหญกวาแรงไฟฟามาก (ขอ ง.) วธทา ิี ํ!!!!!!!!! #+!
  • 19. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร พลังงานยึดเหนียว (binding energy , B E.) ่ คือพลังงานที่ใชในการยึดเหนี่ยวนิวคลีออนทั้งหมดเอาไวดวยกัน พลังงานยึดเหนี่ยวเกิดจากมวลทพรองไปของนวคลออน เมอนวคลออนเหลานนเขาไปอยในนวเคลยส เราสามารถหา ่ี  ิ ี ่ื ิ ี  ้ั  ู ิ ีคาพลังงานยึดเหนี่ยวไดจาก มวล p = 1.007276 u B. E = m.c2 มวล n = 1.008665 u ! เมือ m = ่ มวลพรอง (kg)  มวล p+n = 2.015941 u = มวลรวมของทกนวคลออน – มวลนิวเคลียส ุ ิ ี 1u = 1.66 x 10–27 kg มวลเมื่ออยูในนิวเคลียส c = ความเรวแสง = 3 x 108 m/s ็ = 2.013553 u B.E. = พลังงาน (จล)ู ! B.E = 931 m มวลที่หายไป = มวลพรอง  เมือ B.E. = พลังงาน (MeV) ่ = 2.015941 – 2.013553 m = มวลพรอง (u)  = 0.002388 u 931 คือ พลังงานของมวล 1 u 1 MeV = 1.6x10–13 จูล58. กําหนด มวลของโปรตรอน = 1.007825 u มวลของนิวตรอน = 1.008665 u และเมอโปรตรอนกบนวตรอนกนรวมอยในนวเคลยสของดวเทอรอนจะมมวลรวมเทากบ ่ื ั ิ ั ู ิ ี ิ ี  ั 2.013553 จงหาพลังงานยึดเหนี่ยวทั้งหมด และพลงงานยดเหนยวตอนวคลออน ั ึ ่ี  ิ ีวธทา ิี ํ ( 2.22 MeV , 1.11 MeV )! #"!
  • 20. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร59(มช 34) นิวเคลียส 10Ne20 มมวลอะตอม 19.992434 จะมพลงงานยดเหนยวตอนวคลออน ี ี ั ึ ่ี  ิ ี กี่ MeV กาหนดมวลนวตรอน 1 ตัว = 1.008665 amu ํ ิ มวลโปรตรอน 1 ตัว = 1.007825 amu ก. 160.652 ข. 16.065 ค. 8.033 ง. 5.335 (ขอ ค.) วธทา ิี ํ60(En 34) ธาตตรเิ ดยมซงมเี ลขอะตอมเปน 1 เลขมวลเปน 3 และมวลอะตอม 3.016049 u มี ุ ี ่ึ  คาพลงงานยดเหนยวตอนวคลออนเทากบเทาใดในหนวย MeV (ทศนิยม 2 ตําแหนง)  ั ึ ่ี  ิ ี  ั   กําหนด มวลอะตอมของไฮโดรเจน = 1.007825 u มวลของนิวตรอน = 1.008665 u และ 1u = 930 MeV (2.82 MeV)วธทา ิี ํ !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"" ตอนที่ 5 ปฏิกิริยานิวเคลียรปฏิกิริยานิวเคลียร คือ กระบวนการทนวเคลยสเกดการเปลยนแปลงองคประกอบ หรอ ระดบพลงงาน ่ี ิ ี ิ ่ี  ื ั ั การเขยนรป X (a, b) Y ี ู 14 N + 4 He → 17 O + 1 H 7 2 8 1 เปา! ตัวชนเปา! ตัวเกิดใหม! ตัวคายหลังชน! สมการนี้ อาจเขียนเปน 14 N (α!,!-) 17 O อานวา ปฏกรยาอลฟาโปรตรอนของ 14 N 7 8 ิิิ ั 7! #&!
  • 21. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร ดังนัน ปฏิกิริยา X + a →!!!Y + b ้ อาจเขียนเปน X (a , b) Y อานวาปฏิกิริยา a , b ของ X เมือ X = นิวเคลียสที่ใชเปนเปา ่ a = อนุภาคที่ใชยิงเขาไปชนเปา Y = นิวเคลียสของธาตุใหม b = อนุภาคที่ปลดปลอยออกมาหลังชน61. พิจารณาสมการนิวเคลียรดังนี้ 27 4 30 + H1 13 Al + 2 He 14 Si 1 ก. ปฏิกิริยานี้เขียนแบบยอไดอยางไร ข. ปฏิกิริยานี้มีชื่อเรียกวาอยางไรวธทา ิี ํ!!!62. จงเขียนสมการปฏิกิริยานิวเคลียรตอไปนี้ ก. 7 Li (α , n) 10 B 3 5 ข. 9 Be (p , α ) 3 Li 4 6วธทา ิี ํ!!!!63. จงเขียนสมการปฏิกิริยานิวเคลียรตอไปนี้ 23 24 ก. 11 Na (d , p) 11 Na 27 28 ข. 13 Al (!n!, γ ) 13 Alวธทา ิี ํ!!!!64(En 35) ปฏิกิริยานิวเคลียร 198 Hg (!n!, Y ) 197 Au ถามวา Y คืออนุภาคอะไร 80 79 1. ดิวเทอรอน 2. อนภาคแอลฟา ุ 3. โปรตอน 4. ทริทอน (ขอ 1.) วธทา ิี ํ!!!! ##!
  • 22. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร การหาพลงงานเกยวกบปฏกรยานวเคลยร ั ่ี ั ิ ิ ิ ิ ี เงื่อนไขการใชสมการนี้ 1. หาจากมวลที่เปลี่ยน (∆m) ใชสมการ 1. หาก ∆E เปนบวก แสดงวาปฏิกิริยาเปน ∆E = 931 . ∆m แบบคายพลังงาน เกิดเมื่อ *มวลรวมหลัง ปฏิกรยามีคานอยกวามวลรวมกอนปฏิกรยา ิิ  ิิ ∆m = มวลกอน – มวลหลัง 2. หาก ∆E เปนลบ แสดงวาปฏิกิริยาเปน 2. หาจากพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียส (B.E) แบบดูดพลังงาน เกิดเมื่อ *มวลรวมหลัง ใชสมการ ∆E = BEกอน – BEหลัง ปฏิกรยามีคามากกวามวลรวมกอนปฏิกรยา ิิ  ิิ 3. การใชคา B.E. ของนิวเคลียสมาคํานวณ ตองใชคา B.E. มาเปนลบ ในการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี ปฏิกิริยาที่ไดเปนปฏิกิริยาคายพลังงานทั้งหมด พลังงานที่ปลอยออกมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร เรยกวา พลังงานนิวเคลียร (nuclear energy) ี  ซึ่งพลังงานนี้อาจอยูในรูปพลังงานจลนของอนุภาคหรือในรูปคลื่นแมเหล็กไฟฟาก็ได65(มช 36) พลังงานนิวเคลียรที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียรที่กําหนดใหนี้จะมีคากี่ MeV X + a → Y + b ในที่นี้ (9.31 MeV) X มีมวล 196.966600 u Y มีมวล 194.968008 u a มีมวล 2.014012 u b มีมวล 4.002604 u และ มวล 1.0 u = 931 MeVวธทา ิี ํ!!!! 27 27 2766. ในการยิงนิวตรอนเขาชนอลูมเิ นียม 13 Al เพื่อใหเกิดปฏิกิริยา 13 Al (n . p) 12 Mg เราจะตองใชนวตรอนซงมพลงงานจลนอยางนอยเทาใด กําหนดใหมวลอะตอมของ   ิ ่ึ ี ั     27 27 13 Al = 26.981535 12 Mg = 26.984346 1 H = 1.007825 1 n = 1.008665 (1.84 MeV) 1 0วธทา ิี ํ!!!!! #$!
  • 23. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร67. จากปฏิกิริยานิวเคลียร 4 He + 9 Be → 12 C + 1 n 2 4 6 0 จงหาพลังงานและบอกดวยวาเปนปฏิกิริยาประเภทใด กําหนด B.E ของ 4 He , 9 Be , 2 4 12 C คือ 28.3 MeV , 58.1 MeV และ 92.1 MeV ตามลําดับ (5.7 MeV) 6วธทา ิี ํ!!!!!!!!68. จงหาพลังงานที่ใชในการแยกนิวเคลียส 10 Ne ออกมาเปนแอลฟา 2 อนุภาค และ 12 C 20 6 20 Ne , 4 He 1 นิวเคลียส กําหนดใหพลังงานที่ยึดเหนี่ยวตอนิวคลีออนในนิวเคลียสของ 10 2 และ 6 12 C เปน 8.03 , 7.07 และ 7.68 MeV ตามลําดับ  (11.88 MeV)วธทา ิี ํ!!!!!!!!69. ในการเกิดปฏิกิริยา 4 He + 4 He → 1 H + 7 Li 2 2 1 3 พบวาตองใชพลังงาน 17.2 MeV ถาพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียส 7 Li = –39.2 MeV 3 4 He จงหาพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียส 2 (28.2 MeV)วธทา ิี ํ!!!!!!!! #%!
  • 24. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร 23570. ในการทดลองระเบิดนิวเคลียรลูกหนึ่งใช 92 U ทําใหเกิดฟชชัน ไดพลังงานทั้งสิ้น 9.0 x 1012 จล หลังจากการระเบิดมวลที่หายไปทั้งสิ้นกี่กิโลกรัม ู (10–4)วธทา ิี ํ!!!!!!!ฟชชัน คือ ปฏิกิริยานิวเคลียรที่เกิดจากนิวเคลียสของธาตุหนักเกิดการแตกตัวออกเปน 2สวนที่มีขนาดใกลเคียงกันจะทําใหไดนิวเคลียสใหม ซึ่งมีพลังยึดเหนี่ยวตอนิวคลีออนเพิ่มขึ้นตัวอยางปฏิกิริยาที่เกิดจากการยิงนิวตรอนเขาไปในนิวเคลียสของยูเรเนียม ดังสมการ 92u235 + on1 → 56Ba141 + 36Kr92 + 3on1 + พลังงาน นักเรียนจะเห็นวาผลของปฏิกิริยานี้ จะไดนิวเคลียสใหม 2 ตัว ตัวหนึงมีเลขอะตอมอยู ่ระหวาง 30 ถึง 63 และอีกตัวอยูระหวาง 72 ถึง 158 และปฏิกิริยานี้ยังใหพลังงานออกมา อยางมหาศาล และใหนวตรอนอก 3 ตัว ซึ่งถานิวตรอนเหลานี้มีพลังงานสูงพอ ก็จะวิ่งเขาชน  ิ ีนิวเคลียสของยูเรเนียมอะตอมตอๆ ไป กอใหเ กดปฏกรยาอยางตอเนองทเ่ี รยกวา ปฏิกิริยาลูกโซ  ิ ิ ิ ิ   ่ื ี เฟรมี เปนนักวิทยาศาสตรคนแรกที่สามารถควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาลูกโซใหสม่ําเสมอไดโดยใชเ ครองมอทเ่ี รยกวา เครองปฏกรณนวเคลยร ซงควบคมอตราการเกดฟงชนโดยการควบ ่ื ื ี  ่ื ิ  ิ ี ่ึ ุ ั ิ  ัคมจานวนนวตรอนทเ่ี กดขน ุ ํ ิ ิ ้ึ ฟวชัน คือ ปฏิกิริยาที่เกิดจากการรวมตัวกันของธาตุเบา 2 ธาตุ แลวยังผลใหเกิดธาตุซึ่ง หนักกวาและมีการปลดปลอยพลังงานนิวเคลียรออกมาดวย ตัวอยางเชน 41H1 → 2He4 + 2 1 e 0 + 26 MeV จะเห็นวาปฏิกิริยานี้เกิดจาก 1H1 4 ตัว รวมกันเปน 2He4 1 ตัว แลวมการปลอยอนภาค  ี ุที่มีประจุบวกและมีมวลใกลเคียงกับอิเลคตรอน เรยกวา โพชตรอนอก 1 ตัว ปฏิกิริยานี้มีการ ี  ิ ีปลดปลอยพลังงานออกมากมายเชนกัน ปฏิกิริยานี้เปนปฏิกิริยาที่เกิดบนดวงอาทิตย หรือ บนดาวฤกษ ที่มีพลังงานสูงทั้งหลาย สําหรับบนโลกเราปฏิกิริยาฟวชันสามารถทําใหเกิดขึ้นไดในหองปฏิบัติการ! $!
  • 25. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร 1H2 +1H2 → 1H3 + 1H1 + 4 MeV 1H2 + 1H2 → 1H3 + 0n1 + 3.2 MeV71(มช 40) จากการคํานวณพบวาในน้ําทะเล 1 ลิตร ประกอบดวยโมเลกุลของนา จํานวน  ํ้ 3.3 x 1023 โมเลกุล และพบวาในทุก ๆ 6600 โมเลกุล ของนานจะมดวทเี รยมอยู 1 อะตอม ํ้ ้ี ี ิ ี เมอนาดวทเี รยมทงหมดทมอยในนา 1 ลิตรนี้ มาหลอมละลายเปนปฏิกิริยาฟวชันดังสมการ ่ื ํ ิ ี ้ั ่ี ี ู ํ้ 2 2 3 1 H + 1 H → 2 He + n + 3.3 MeV จะมีพลังงานปลดปลอยออกมาทั้งหมดกี่เมกกะจูล (MJ) 1. 0.48 2. 6.6 3. 13.2 4. 26.4 (ขอ 3.) วธทา ิี ํ!!!!!!!!!72. ในการทําปฏิกิริยาฟวชั่นโดยใชดิวเทอรอน ( ) H) พบวามีปฏิกิริยาดังนี้ ( 2 2 3 1 1 H + 1 H → 1 H + 1 H + 4 MeV 2 3 4 1 1 H + 1 H → 2 He + 0 n + 17.6 MeV อยากทราบวาถาในน้ําทะเลมีดิวเทอเรียมประมาณ 5x1018 อะตอม ถานํามาทําใหเกิด ฟวชันทั้งหมดจะไดพลังงานเทาใด (3.6 x 1019 MeV)วธทา ิี ํ!!!!!!!!!! $(!
  • 26. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร73(En 41) ปฏิกิริยาฟชชันของธาตุชนิดหนึ่ง ใหมวลรวมของธาตุหลังเกิดปฏิกิริยาลดลง 0.025 u จงคานวณวาจะตองเกดฟชชนกครงตอวนาที จึงจะทําใหกําลังงาน 930 วตต ํ   ิ  ั ่ี ้ั  ิ ั กําหนดให 1 u = 930 MeV และ 1 MeV = 1.6x10–13 J 1. 2.5 x 1014 ครัง ้ 2. 5.0 x 1014 ครัง ้ 3. 7.5 x 1014 ครัง ้ 4. 1.0 x 1015 ครัง ้ (ขอ 1.) วธทา ิี ํ!!!!!!!!!!74. วัตถุที่ใชเปนเชื้อเพลิงปรมาณูในปจจุบัน นอกจาก U – 235 แลว ยังมี (ขอ ค.)  ก. U – 238 ข. Au – 198 ค. Pu – 239 ง. Na – 34วธทา ิี ํ75(มช 37) ขอความตอไปนี้ ขอความใดถูก 1. เครื่องปฏิกรณนิวเคลียรที่ใชผลิตไฟฟาในปจจุบัน ไดพลังงานจากฟวชันไปทําใหน้ํา กลายเปนไอ ไอนาไปหมนกงหน ทําใหเครื่องกําเนิดไฟฟาผลิตกระแสไฟฟาออกมา  ํ้ ุ ั ั 2. เครื่องปฏิกรณนิวเคลียรที่ใชผลิตไฟฟาในปจจุบันได พลังงานจากปฏิกิริยาที่ นิวเคลียสของธาตุหนักแตกตัวออกเปน 2 สวนขนาดใกลเ คยงกน และปฏิกิริยาลูกโซ  ี ั 3. เครื่องปฏิกรณนิวเคลียรจะสามารถทํางานไดตลอดไป เนื่องจากปฏิกิริยานิวเคลียรที่ เกิดขึ้น จงไมตองมการเตมแทงเชอเพลง! ึ   ี ิ  ้ื ิ! ! 4. ถาแทงเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณนิวเคลียรคือ U – 235 แลวที่เกิดขึ้นหลัง! ! ! ปฏิกิริยานิวเคลียรเปนสารเสถียรไมอันตราย! ! ! ! ! ! ! ! ! ! (ขอ 2.)! ! วธทา ิี ํ!!! !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!""! $)!
  • 27. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร แบบฝ ก หั ด ฟ สิ ก ส บทที่ 20 ฟ สิ ก ส นิ ว เคลี ย ร กัมมันตภาพรังสี1(En 36) พิจารณาขอความตอไปนี้สําหรับรังสีแอลฟา บีตา และ แกมมา ก. มีความสามารถในการทําใหกาซแตกตัว เปนไอออนไดดกวา  ี  ข. ตองใชวัสดุที่มีความหนามากในการกั้นรังสี ค. เมือเคลือนทีผานบริเวณทีมสนามแมเหล็กแนวการเคลือนทีเ่ ปนแนวโคง ่ ่ ่ ่ ี ่ ง. อัตราสวนระหวางประจุตอมวลมีคามากที่สุด ขอความใดเปนสมบัติของรังสีบีตา 1. ก และ ง 2. ก และ ค 3. ข และ ง 4. ค และ ง (ขอ 4)2(En 39) ธาตุ A สลายเปนธาตุ B โดยปลอยรังสีบีตา ลบออกมาธาตุทั้งสองจะมีจํานวนใดเทากัน 1. นวตรอน ิ 2. โปรตอน 3. ผลรวมของนิวตรอนและโปรตอน 4. ผลตางของนิวตรอนและโปรตอน (ขอ 3) สมการนิวเคลียร 2383(En 43/1) ในการสลายตัวตอ ๆ กันของธาตุกัมมันตรังสี โดยเรมจาก 92 U เมื่อสลายให ่ิ อนุภาคทังหมดเปน 2α , 2β– และ 2γ จะทาใหไดนวเคลยสใหมมจานวนโปรตอน ้ ํ   ิ ี  ีํ และจานวนนวตรอนเทาใด ํ ิ  1. จานวนโปรตอน 88 จํานวนนิวตรอน ํ 140 2. จานวนโปรตอน 90 จํานวนนิวตรอน ํ 140 3. จานวนโปรตอน 88 จํานวนนิวตรอน ํ 142 4. จานวนโปรตอน 90 จํานวนนิวตรอน ํ 142 (ขอ 2)4(มช 32) X+ อนุภาคนิวตรอน → Y+ อนภาคแอลฟา ุ Z+อนุภาคบีตา ถา Z ในปฎิกิริยานิวเคลียรนี้มีเลขมวลเปน 2 เทาของเลขอะตอมนิวเคลียสของธาตุ X คือ ก. 14Si31 ข. 15P31 ค. 16S31 ง. 17Cl31 (ขอ ข)! $*!
  • 28. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร5. จงหาจํานวนอนุภาคแอลฟา ( 4 He ) และอนุภาคบีตา ( 01 e ) จากอนุกรมการสลายตัวของ 2 - 238 U → 206 Pb นิวเคลียสตอไปนี้ 92 α β (8α, 6β) 826. จงหาจํานวนอนุภาคแอลฟา ( 4 He ) และอนุภาคบีตา ( 01 e ) จากอนุกรมการสลายตัวของ 2 - 235 U → 207 Pb นิวเคลียสตอไปนี้ 92 α β (7α, 4β) 82 การสลายตัวของนิวเคลียส7. ธาตุกัมมันตรังสีชนิดหนึ่ง มีเวลาครึ่งชีวิต 5 วัน ถาเก็บธาตุนั้น จํานวน 64x1018 อะตอม ไว 15 วัน จะเหลอธาตนนกอะตอม ื ุ ้ั ่ี ( 8x1018)8. ทิ้งน้ํายาซึ่งเปนสารกัมมันตรังสีไวเปนเวลานาน วัดกัมมันตภาพได 4200 ครัง/วินาที ้ ถาน้ํายานี้เปนของใหม จะวดกมมนตรงสได 16800 ครัง/วินาที ถาชวงครึ่งชีวิตของสาร ั ั ั ั ี ้ ในน้ํายานี้เปน 2 วัน จงหาวาทิ้งน้ํายาไวเปนเวลานานเทาใด (4 วัน)9. สารกมมนตรงสจานวนหนงเมอทงไว 2 ชวโมง ปรากฏวาสลายไป 16 เทาของของเดิม ั ั ั ีํ ่ึ ่ื ้ิ ่ั 15 จงหาคานิจของการสลายตัวของสารนี้ (1.386/ชัวโมง) ่10(En 31) ไอโซโทปของโซเดยม (24 Na ) มครงชวต 15 ชวโมง จงหาวาเวลาผานไป ี 11 ี ่ึ ี ิ ่ั 75 ชวโมง นิวเคลียสของไอโซโทปนี้จะสลายไปแลวประมาณกี่เปอรเซ็นตของจํานวนที่ ่ั ตังตน ถาตอนเรมแรกนวเคลยสของไอโซโทปนมคา 5 คูรี ้  ่ิ ิ ี ้ี ี  1. 75 % 2. 87.5 % 3. 94 % 4. 97 % (ขอ 4)11(มช 32) สารกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งมีคานิจของการสลายตัว 0.077 ตอป จะตองใชเวลานาน  เทาไร จึงจะมีมวลลดลงจาก 40 กรัม เหลือเพียง 2.5 กรัม ก. 3 ป ข. 13 ป ค. 36 ป ง. 45 ป (ขอ ค)12(มช 31) ธาตุชนิดหนึ่งมีมวล 10 กรัม ใชเวลา 20 วัน จึงจะมีมวลเหลืออยู 2.5 กรัม คานิจของการสลายตัวมีคาเปน ก. 0.069 ตอวน  ั ข. 0.035 ตอวน  ั ค. 0.054 ตอวน  ั ง. 0.015 ตอวน  ั (ขอ ก)! $+!
  • 29. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร13(En 35) คาคงที่ของการสลายตัวของธาตุธอเรียม–232 เทากับ 1.6x10–18 ตอวินาที ธาตุ นันจํานวน 464 กรัม จะสลายตัวกี่ลานอะตอมตอวินาที ้ (1.92 ลานอะตอม/วินาที)14(En 43/2) ในการทดลองทอดลูกเตาเพื่อเปรียบเทียบกับการสลายตัวของนิวเคลียสกัมมันตรังสี นกเรยนคนหนงใชลกเตา 6 หนา จํานวน 600 ลูก โดยแตมสีไวหนึ่งหนาทุกลูก และหยิบ ั ี ่ึ  ู  ลูกที่ขึ้นหนาสีออกทุกครั้งที่ทอด จงประมาณวาหลังจากการทอดลูกเตาครั้งที่ 3 เมือหยิบ ่ ลูกที่ขึ้นหนาสีออกแลว นาจะเหลือลูกเตากี่ลูก 1. 250 ลูก 2. 300 ลูก 3. 350 ลูก 4. 400 ลูก (ขอ 4)15(En 41) ในการทดลองอุปมาอุปไมยการทอดลูกเตากับการสลายของธาตุกมมันตรังสี โดยการโยน ั ลกเตาแลวคดหนาทไมแตมสออกไป ถาลูกเตามี 6 หนา มีหนาทีแตมสี 2 หนา และมจานวน ู   ั  ่ี   ี  ่  ีํ 90 ลูก จงหาวาถาทาการโยนลกเตาทงหมด 2 ครั้ง โดยสถิตจะเหลือจํานวนลูกเตาเทาใด   ํ ู  ้ั ิ 1. 10 ลูก 2. 30 ลูก 3. 40 ลูก 4. 56 ลูก (ขอ 1)16(En42/2) ในการทอดลูกเตา 6 หนาที่มีการแตมสี 1 หนาเหมือนกันทุกลูก จํานวน 180 ลูก ถาทอดแลวทําการคัดลูกเตาที่มีหนาแตมสีหงายขึ้นออกไปถาทําการทอด 2 ครัง โดยเฉลยจะ ้ ่ี คัดลูกเตาออกกี่ลูก 1. 60 ลูก 2. 55 ลูก 3. 30 ลูก 4. 25 ลูก (ขอ 2) แรงนิวเคลียร และพลังงานยึดเหนี่ยว17. ธาตุไอโซโทปของ 224 Ra จะมรศมเี ปนกเ่ี ทาของธาตไอโซโทปของ 11 Na 88 ีั   ุ 28 1. 2 เทา  2. 3 เทา  3. 4 เทา  4. 5 เทา  (ขอ 1.) 18(En 34) จงหาเลขมวลของนิวเคลียสซึ่งมีรัศมีเปน 2 เทาของนิวเคลียส 27 Al 3 13 1. 8 2. 9 3. 16 4. 18 (ขอ 1)19(มช 34) นิวเคลียส 10Ne20 มมวลอะตอม 19.992434 จะมพลงงานยดเหนยวตอนวคลออน ี ี ั ึ ่ี  ิ ี กี่ MeV กาหนดมวลนวตรอน 1 ตัว = 1.008665 amu ํ ิ มวลโปรตรอน 1 ตัว = 1.007825 amu ก. 160.652 ข. 16.065 ค. 8.033 ง. 5.335 (ขอ ค.) ! $"!
  • 30. Physics Online VI http://www.pec9.com บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร20(En 34) ธาตตรเิ ดยมซงมเี ลขอะตอมเปน 1 เลขมวลเปน 3 และมวลอะตอม 3.016049 u มี ุ ี ่ึ  คาพลงงานยดเหนยวตอนวคลออนเทากบเทาใดในหนวย MeV (ทศนิยม 2 ตําแหนง)  ั ึ ่ี  ิ ี  ั   กําหนด มวลอะตอมของไฮโดรเจน = 1.007825 u มวลของนิวตรอน = 1.008665 u และ 1u = 930 MeV (2.82 MeV) ปฏิกิริยานิวเคลียร21. พิจารณาสมการนิวเคลียรดังนี้ 14 N + 4 He → 17 O + 1 H 7 2 8 1 ก. ปฏิกิริยานี้เขียนแบบยอไดอยางไร ข. ปฏิกิริยานี้มีชื่อเรียกวาอยางไร22. จงเขียนสมการปฏิกิริยานิวเคลียรตอไปนี้ ก. 7 Li (α , n) 10 B 3 5 ข. 9 Be (p , α ) 6 Li 4 323. ในปฎิกิริยา (n , γ) ของนิวเคลียส 47Ag109 นิวเคลียสที่เกิดใหมมีเลขมวลเทาใด ( 110 )24(มช 36) พลังงานนิวเคลียรที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียรที่กําหนดใหนี้จะมีคากี่ MeV X + a → Y + b ในที่นี้ ( 9.31 MeV) X มีมวล 196.966600 u Y มีมวล 194.968008 u a มีมวล 2.014012 u b มีมวล 4.002604 u และ มวล 1.0 u = 931 MeV 4 He + 9 Be → 12 C + 1 n!25. จากปฏิกิริยานิวเคลียร 2 4 6 0 จงหาพลังงานและบอกดวยวาเปนปฏิกิริยาประเภทใด กําหนด B.E ของ 4 He , 9 Be ,2 4 12 C คือ 28.3 MeV , 58.1 MeV และ 92.1 MeV ตามลําดับ (5.7 MeV) 6 ! ! ! !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"" !! $&!