Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Lena Koinberg | Fysik: Atomfysik och kärnfysik

7,436 views

Published on

Presentation om atomfysik och kärnfysik.
Fysik för årskurs 7-9.

Published in: Education
  • Be the first to comment

Lena Koinberg | Fysik: Atomfysik och kärnfysik

  1. 1. Fysik för årskurs 7-9 Atomfysik och Kärnfysik Lena Koinberg
  2. 2. Denna presentation innehåller • Atomen • Olika sorters ljus • Radioaktivitet • Fission
  3. 3. Atomen
  4. 4. Atommodell • I atomens kärna finns positivt laddade protoner. • I atomens kärna finns också elektriskt neutrala neutroner. • Runt kärnan rör sig negativt laddade elektroner. • Protoner, neutroner och elektroner kallas för elementarpartiklar. • 1 protons laddning är lika stor som 1 elektrons laddning.
  5. 5. Grundämne • Om ett ämne bara består av en sorts atomer så är det ett grundämne. • Exempel på grundämnen: väte, syre, kol, järn och guld. • Det finns drygt 100 grundämnen. • Alla grundämnen finns i det periodiska systemet.
  6. 6. Atom är neutral • 1 protons laddning är lika stor som 1 elektrons laddning. • En atom innehåller lika många protoner (+) som elektroner (-) och är neutral.
  7. 7. Negativ Jon • En negativ jon (-) innehåller fler elektroner (-) än protoner (+).
  8. 8. Positiv Jon • En positiv jon innehåller fler protoner (+) än elektroner (-).
  9. 9. Joner bildas Steg 1: 2 atomer Steg 2: En atom ger bort en elektron. Steg 3: Det bildas en positiv jon och en negativ jon.
  10. 10. Atomens massa • En proton och en neutron har ungefär lika stor massa. • Atomens massa är nästan helt samlad i atomkärnan. • En protons massa är ungefär 2000 gånger så stor som en elektrons massa. • Elektronerna är en bit ifrån kärnan. Större delen av atomen består av tomrum.
  11. 11. Atomnummer • Atomnummer: Antal protoner • Masstal: Antal protoner + Antal neutroner
  12. 12. Isotoper • Isotoper är varianter av ett grundämne. De har samma atomnummer, men olika masstal. • Väte har 3 isotoper. Alla har en proton. Antalet neutroner är 0, 1 eller 2.
  13. 13. Elementarpartikelfysik • Elementarpartikelfysik studerar fysikens allra minsta beståndsdelar kallade elementarpartiklar. • Exempel på elementarpartiklar är fotoner och kvarkar.
  14. 14. Nanoteknik • Inom nanoteknik så ändrar man materia på atomnivå. • Man tillsätter pyttesmå partiklar kallade nanopartiklar i olika material för att ändra på materials egenskaper, exempelvis för att göra bildäck extra slitstarka.
  15. 15. Olika sorters ljus
  16. 16. Elektronskal • Elektronerna är grupperade i olika skal. • K: Innersta skalet, kan innehålla 2 atomer. • L: Nästa skal, kan innehålla 8 atomer. • Elektronskalen fortsätter sedan M, N, O, P och så vidare.
  17. 17. Elektromagnetisk strålning • När energi tillförs (ett ämne värms) så kan elektroner hoppa till ett yttre skal. Då saknas en elektron i ett inre skal och atomen är instabil. • Elektronen hoppar sedan tillbaka. När den hoppar tillbaka så avger den energi i form av elektromagnetisk strålning.
  18. 18. Olika hopp ger olika färger • Energin som avges när elektronen faller tillbaka kallas för en foton. • Ju längre hopp en elektron tar desto mer energi har fotonen som avges då elektronen hoppar tillbaka inåt. • Om elektronen hoppar en kort bit så uppfattar vi fotonen som rött ljus. Hoppar den en längre bit så uppfattar vi fotonen som blått eller violett ljus.
  19. 19. Olika typer av ljus • Det finns ljus som vi inte kan se med våra ögon. • Ljus som innehåller mer energi än det synliga ljuset: – Ultraviolett ljus eller UV-ljus är ljus som kan orsaka hudcancer. – Röntgenstrålning – Gammastrålning • Ljus som innehåller mindre energi än det synliga ljuset: – Infrarött ljus, används i infravärmare – Mikrovågor, används i mikrovågsugnar – Radiovågor, använd vid radiokommunikation
  20. 20. Röntgenstrålning • Om en elektron i ett av de innersta skalen ersätts av en elektron från ett av de yttersta skalen så avger atomen energirik röntgenstrålning. • Röntgenstrålning används för att ta röntgenbilder. Skelett absorberar röntgenstrålning bättre än vad mjukdelar gör. Skelettet syns därför på röntgenbilden. • Röntgenbilden på handen är tagen av Wilhelm Röntgen 1896.
  21. 21. Radioaktivitet
  22. 22. Radioaktiva ämnen • Radioaktiva ämnen har instabila atomkärnor. • En instabil atomkärna sönderfaller med tiden. • När en atomkärna förändras så skickar den ut strålning. • Det finns tre typer av strålning som kan avges från atomkärnan: – Alfastrålning – Betastrålning – Gammastrålning
  23. 23. Alfastrålning • Vid alfasönderfall avger atomkärnan en alfapartikel. • En alfapartikel består av 2 protoner och 2 neutroner • En alfapartikel är en heliumkärna. • Atomnumret minskar med två. Atomen omvandlas till ett nytt grundämne med två protoner färre.
  24. 24. Betastrålning • Vid betasönderfall avger atomkärnan en betapartikel. • I atomkärnan omvandlas en neutron till en proton och en elektron. • Elektronen skickas iväg som betastrålning. • Atomnumret ökar med ett. Den extra protonen gör att atomen omvandlas till ett nytt grundämne med en till proton.
  25. 25. Gammastrålning • Gammastrålning är elektromagnetisk strålning. • Gammastrålning är en energirik foton som avges från atomkärnan. • Atomnumret är oförändrat.
  26. 26. Skydd mot strålning • Det är farligt att utsättas för radioaktiv strålning. • Alfastrålning kan stoppas av ett papper. • Betastrålning kan stoppas av en plåt- eller glasskiva. • Gammastrålning kan gå rakt igenom både kroppen och kraftiga stålplåtar. • Gammastrålning kan stoppas av en tjock blyplåt.
  27. 27. Joniserande strålning • Radioaktiv strålning är joniserande strålning. • Joniserande strålning är energirik och kan slå bort elektroner från atomer och molekyler inne i kroppens celler. Dessa förvandlas då till joner. • Man kan få cancer av att utsättas för joniserande strålning. • Joniserande strålning används i cancerbehandling (se bild). Man strålar då cancercellerna med joniserande strålning för att de ska skadas.
  28. 28. Halveringstid • I ett radioaktivt ämne så sönderfaller atomkärnorna. • Det finns stora mängder med atomkärnor i ett ämne. • Halveringstid är så lång tid som det tar för hälften av atomkärnorna att sönderfalla.
  29. 29. Kol-14 metoden • Det finns flera isotoper av kol. • Kol-14 är en radioaktiv kolisotop. • Halveringstiden för kol-14 är 5730 år. • Arkeologer avgör hur gamla arkeologiska fynd är genom att mäta hur mycket kol-14 som det finns i ämnet. • Kol-14 metoden fungerar bara på sådant som varit levande (växter och djur). • Bilden visar de 2000 år gamla dödahavsrullarna. Åldern har bestämts med kol-14 metoden.
  30. 30. Fission
  31. 31. Fission • Fission är kärnklyvning. • Om man skjuter neutroner på en atomkärna så kan den klyvas i flera delar.
  32. 32. Fission kedjereaktion 1) En neutron skickas mot en atomkärna. 2) När atomkärnan klyvs så frigörs samtidigt två eller tre nya neutroner. 3) Dessa neutroner kan i sin tur klyva varsin atomkärna och frigöra ännu fler neutroner som i sin tur kan klyva varsin atomkärna.
  33. 33. Atombomb • När en atombomb sprängs så sker en kedjereaktion så att miljarders miljarder atomkärnor klyvs på mindre än en sekund. • Mycket stora mängder energi frigörs i en atombomb. • USA släppte 1945 två atombomber i de japanska städerna Hiroshima och Nagasaki. • Över 100 000 personer dog. • Den joniserande strålningen gjorde även att många fick cancer eller missbildade barn.
  34. 34. Kärnkraft • Ungefär hälften av den elenergi vi använder i Sverige kommer från kärnkraftverk. • Sverige har haft kärnkraftverk sedan 1954. • I Sverige har vi beslutat att vi ska avveckla kärnkraften.
  35. 35. Så fungerar kärnkraft • I ett kärnkraftverk omvandlas kärnenergi till elektrisk energi. • Energi från kärnklyvning värmer vatten. • Vattnet omvandlas till ånga. • Ångan driver en turbin. • Turbinen driver en generator som omvandlar rörelseenergi till elektrisk energi.
  36. 36. Radioaktivt avfall • Använt kärnbränsle (rester från kärnkraftverk) är också radioaktiv. • Det använda kärnbränslet måste förvaras i bergrum i jorden i hundra tusen år. • Bilden visar behållare med radioaktivt avfall.
  37. 37. Kärnkraftsolyckor • Vid kärnkraftsolyckor så sker en okontrollerad kedjereaktion. Det leder till explosioner och att radioaktiva ämnen sprids i området utanför kärnkraftverket. • Kärnkraftsolyckor: – Three Mile Island i USA, 1979 – Tjernobyl i Sovjetunionen, 1986 – Fukushima i Japan, 2011
  38. 38. Mäta radioaktivitet • Radioaktivitet mäts med en dosimeter. • Alla som arbetar med radioaktiva ämnen i Sverige har en dosimeter fastsatt på kläderna för att vara säkra på att de inte utsätts för så mycket strålning så att de får skador. • Mannen på bilden har en liten dosimeter fastsatt i bröstfickan.

×