More Related Content
Similar to Lena Koinberg | Fysik: Atomfysik och kärnfysik
Lena Koinberg | Fysik: Atomfysik och kärnfysik
- 1. Fysik för årskurs7-9 Atomfysik och Kärnfysik Lena Koinberg
- 2. Denna presentation innehåller •Atomen • Olika sorters ljus • Radioaktivitet • Fission
- 3.
- 4. Atommodell • I atomenskärna 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. Grundämne • Om ettämne 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. 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. Negativ Jon • Ennegativ jon (-) innehåller fler elektroner (-) än protoner (+).
- 8. Positiv Jon • Enpositiv jon innehåller fler protoner (+) än elektroner (-).
- 9. Joner bildas Steg 1: 2atomer Steg 2: En atom ger bort en elektron. Steg 3: Det bildas en positiv jon och en negativ jon.
- 10. Atomens massa • Enproton 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. Atomnummer • Atomnummer: Antalprotoner • Masstal: Antal protoner + Antal neutroner
- 12. Isotoper • Isotoper ärvarianter 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. Elementarpartikelfysik • Elementarpartikelfysik studerarfysikens allra minsta beståndsdelar kallade elementarpartiklar. • Exempel på elementarpartiklar är fotoner och kvarkar.
- 14. Nanoteknik • Inom nanoteknikså 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.
- 16. Elektronskal • Elektronerna ärgrupperade 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. Elektromagnetisk strålning • Närenergi 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. Olika hopp gerolika 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. Olika typer avljus • 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. Röntgenstrålning • Om enelektron 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.
- 22. Radioaktiva ämnen • Radioaktivaämnen 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. Alfastrålning • Vid alfasönderfallavger 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. Betastrålning • Vid betasönderfallavger 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. Gammastrålning • Gammastrålning ärelektromagnetisk strålning. • Gammastrålning är en energirik foton som avges från atomkärnan. • Atomnumret är oförändrat.
- 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. Joniserande strålning • Radioaktivstrålning 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. Halveringstid • I ettradioaktivt 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. Kol-14 metoden • Detfinns 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.
- 31. Fission • Fission ärkärnklyvning. • Om man skjuter neutroner på en atomkärna så kan den klyvas i flera delar.
- 32. Fission kedjereaktion 1) Enneutron 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. Atombomb • När enatombomb 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. Kärnkraft • Ungefär hälftenav 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. 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. Radioaktivt avfall • Använtkärnbränsle (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. Kärnkraftsolyckor • Vid kärnkraftsolyckorså 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. Mäta radioaktivitet • Radioaktivitetmäts 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.