أسئلة المحتوى وإجاباتها

الإشعاع النووي

الشكل (5) صفحة (113):

الشكل (5): قدرة الأشعة النووية ألفا وبيتا وغاما على النفاذ. لماذا اخترقت أشعة غاما الورقة والألمنيـوم في حيـن لم تخترق ألفا الورقة؟

بسبب شحنة ألفا وكتلتها فإنها تتفاعل مع ذرات الورقة بشكل أكبر من أشعة غاما؛ لذلك تفقد طاقتها بسرعة وتكون قدرتها على الاختراق قليلة.

أتحقق صفحة (113):

أقارن بين الإشعاعات النووية ألفا وبيتا وغاما من حيث قدرة كل منها على التأيين، وقدرتها على الاختراق.

أفكر صفحة (114):

تستخدم أشعة بينا في ضبط سمك الورق، فهل تصلح أشعة غاما أو ألفا لذلك؟

لا تصلح أشعة غاما بسبب قدرتها العالية على الاختراق، ولا تصلح أشعة ألفا بسبب قدرتها القليلة على الاختراق.

أتحقق صفحة (114):

أبين ما التغير الذي يطرأ على كل من العدد الذري والعدد الكتلي للنواة الأم عند انبعاث جسيم ألفا منها.

عند انبعاث جسيم ألفا من نواة يقل عددها الكتلي بمقدار (4) ويقل عددها الذري بمقدار (2).

أتحقق صفحة (115):

أبين ما التغيير الذي يطرأ على كل من العدد الذري والعدد الكتلي للنواة عند انبعاث جسيم ${\beta }^{+}$ أو جسيم ${\beta }^{-}$ منها.

عند انبعاث ${\beta }^{+}$ من نواة لا يتغير عددها الكتلي ويقل عددها الذري بمقدار (1).

وعند انبعاث ${\beta }^{-}$ من نواة لا يتغير عددها الكتلي ويزداد عددها الذري بمقدار (1).

أتحقق صفحة (116):

أبين ما يحدث لكل من العدد الذري والعدد الكتلي للنواة عند انبعاث أشعة غاما.

انبعاث أشعة غاما من نواة لا يغير من عددها الذري أو عددها الكتلي.

تمرين صفحة (118):

أكمل المعادلات النووية الآتية:

${}_0^{1}n{\to }_1^{1}p+\dots \dots \dots \dots + \dots \dots \dots \dots \dots \dots$ (1)

${}_0^{1}n{⟶}_1^{1}p{+}_{-1}^{0}e+\overline{v}$

${}_1^{1}p{\to }_0^{1}n+\dots \dots \dots \dots + \dots \dots \dots \dots \dots \dots$ (2)

${}_1^{1}p{⟶}_0^{1}n{+}_1^{0}e+v$

${ }_{92}^{234}U{\to }_{90}^{230}Th+\dots \dots \dots \dots \dots \dots$ (3)

${}_{92}^{234}U{⟶}_{90}^{230}\mathrm{Th}{+}_2^4\mathrm{He}$

${}_{91}^{234}{\mathrm{Pa}}^{\ast }{\to }_{91}^{234}\mathrm{Pa}+ \dots \dots \dots \dots \dots \dots$ (4)

${}_{91}^{234}{\mathrm{Pa}}^{\ast }{⟶}_{91}^{234}\mathrm{Pa}+\gamma$

تجربة (1) صفحة (119):

استقصاء الاضمحلال الإشعاعي

التحليل والاستنتاج:

(1) ما العلاقة بين مقدار النقص في عدد القطع النقدية التي ظهرت فيها الصورة للأعلى $\left(\mathrm{\Delta }N\right)$ وعدد القطع النقدية التي ألقيت في كل محاولة.

يقل مقدار النقص في عدد القطع التي ظهرت فيها الصورة كلما قل عدد قطع النقد الملقاة.

$\mathrm{\Delta }N\propto N$

(2) أمثل بيانياً النتائج المرصودة في الجدول بوضع عدد القطع التي ظهرت فيها الصورة للأعلى على محور y، وعدد المحاولات على محور x.

(3) أستنتج: أقسم عدد الصور في كل محاولة على عدد الصور في المحاولة التي تسبقها، هل يمكن استنتاج نمط رياضي يربط $\left(\frac{N}{N_0}\right)$ بعدد المحاولات (n)؟

(4) أستنتج: إن احتمال الحصول على صورة أو كتابة في رمي قطع النقد يساوي $\left(\frac{1}{2}\right)$، ما يعني توقع الحصول على نصف العدد من الصور في كل محاولة، وهذا يشبه عمر النصف في الاضمحلال الإشعاعي $\left(t_{1/2}\right)$، أستنتج العلاقة بين عدد المحاولات وعمر النصف وزمن الاضمحلال.

$\begin{array}{rl}& \frac{N_1}{N_0}=\frac{1}{2}\Rightarrow N_1=\frac{1}{2}{N}_0\\ & \frac{N_2}{N_1}=\frac{1}{2}\Rightarrow N_2=\frac{1}{2}{N}_1=\frac{1}{4}{N}_0\\ & \frac{N_3}{N_2}=\frac{1}{2}\Rightarrow N_3=\frac{1}{2}{N}_2=\frac{1}{8}{N}_0\end{array}$

وبشكل عام: $\frac{N_n}{N_0}={\left(\frac{1}{2}\right)}^n$

يمكن اعتبار $n=\frac{t}{t_{1/2}}$، حيث t: زمن الاضمحلال. و$t_{1/2}$ عمر النصف.

(5) أتوقع: إذا بدأت بعدد قطع يساوي (1000)، فما عدد القطع المتبقي لدي بعد محاولتين؟

$\begin{array}{rl}& \frac{N_n}{N_0}={\left(\frac{1}{2}\right)}^n\\ & \frac{N_2}{1000}={\left(\frac{1}{2}\right)}^2\\ & N=\frac{1}{4}\times 1000=250\end{array}$

أتحقق صفحة (121):

أعرف النشاطية الإشعاعية وعمر النصف.

النشاطية الإشعاعية: عدد الاضمحلالات في الثانية الواحدة.

عمر النصف: المدة الزمنية اللازمة لاضمحلال نصف عدد النوى المشعة.

تمرين صفحة (123):

يستخدم اليود المشع في علاج سرطان الغدة الدرقية، فإذا كان عمر النصف له (8days) تقريباً، أجد الزمن اللازم حتى يضمحل (%75) منه.

حتى يضمحل (%75) منه تعني أن نسبة ما تبقى من النوى المشعة يساوي (% 25)، أي أن:

$\begin{array}{rl}& \frac{N}{N_0}=\frac{25}{100}=\frac{1}{4}\\ & \frac{N}{N_0}={\left(\frac{1}{2}\right)}^{\frac{t}{t_{1/2}}}\\ & \frac{1}{4}={\left(\frac{1}{2}\right)}^2={\left(\frac{1}{2}\right)}^{\frac{t}{8}}\end{array}$

وفي حالة تساوي الأساسات تتساوى الأسس:

$\frac{t}{8}=2\Rightarrow t=16\text{days}$

أتحقق صفحة (124):

ما المقصود بسلاسل الاضمحلال الإشعاعي الطبيعي؟

مجموعة الاضمحلالات التلقائية التي تبدأ بعنصر مشع ثقيل (موجود في الطبيعة) وتنتهي، بعنصر مستقر من خلال عدة اضمحلالات لألفا أو بيتا. 

تمرين صفحة (125):

تمثل المعادلة الأتية جزءاً من سلسلة اليورانيوم:

${}_{92}^{238}U{\stackrel{h}{\to }}_{90}^{234}\mathrm{Th}{\stackrel{g}{\to }}_{91}^{234}\mathrm{Pa}\dots {\to }_Z^{A}X\dots .$

(أ) ما اسم الجسيمين (g) و(h)؟

الجسيم (h) هو ألفا والجسيم (g) هو بيتا السالبة.

(ب) إذا انبعث 6 جسيمات ألفا وجسيما بيتا السالبة للوصول إلى النواة ${(}_Z^{A}X)$ ، أجد Z وA.

$$\begin{gathered} A=238-6\times 4=214 \\ Z=92-2\times (-1)-6\times 2=82 \end{gathered}$$