Øvelser 10. KlasseCenter Vesthimmerland Kaj Mikkelsen

Transkript

1 Indhold Indhold... 1 Måling af stråling med Capstone... 2 Måling af baggrundsstrålingens variation... 3 Måling af halveringstid... 4 Nuklidkort. (teoriopgave)... 5 Sådan fungerer et atomkraftværk Radioaktiv stråling, godt eller skidt?

2 Måling af stråling med Capstone 1. Alfapartikler Du skal undersøge alfapartiklers evne til at trænge gennem forskellige materialer. Materialer: Alfakilde USB-link GM-sensor og digitaladapter Stativ Papir Aluminium 0,5 mm Tip til at slette kørsler Du kan slette en kørsel ved: - at trykke på: efterfulgt af Delete. - at trykke ALT +. Her slettes den seneste kørsel. Målinger på alfakilden Anbring GM-sensoren ca. 0,5 cm fra alfakilden. Placer de forskellige stopmaterialer mellem alfakilden og GM-sensoren. Mål aktiviteten hver gang ved at trykke på: NB! Hvis forsøget med alfakilden skal give gode resultater, skal du fjerne beskyttelseshætten på GM-sensoren. Men spørg din lærer først, da GM-sensoren nu er meget sårbar. Konklusion Noter dine resultater i skemaet. Tilslut GM-sensoren til USB-linket via den digitale adapter. Måleindstillinger: Klik på: Pulstælling. Se Quick- guide til Capstone Vælg Opsætning efterfulgt af fanebladet Konstanter. Sæt tidsintervallet til 10 s. Klik på: Måleindstillinger efterfulgt af Automatisk stop, sæt denne til 51 s. Dobbeltklik på: Pulstal i venstre hjørne under Data. Vinduet Dataegenskaber dukker op. Vælg fanebladet Numerisk, og fjern decimalerne ved tiden og pulstallet. I tabelvinduet trykkes på, så gennemsnittet vises. Nu måler du aktiviteten i 5 x 10 s og finder gennemsnittet. Baggrundsstråling Mål baggrundsstrålingen i 5 x 10 s og aflæs gennemsnittet i tabellen. Baggrundsstrålingen blev: Uden afskærmning Papir 1 lag Papir 2 lag Aluminium 0,5 mm tyk Gennemsnit Gennemsnit minus baggrundsstråling Hvad skal der til for at stoppe alfapartikler? Prøv også med bly. Sæt hætten på og gentag forsøget med beta- og gammakilden. Lignende forsøg laves derefter med beta- og gamma kilderne Vigtigt: skriv alle dine resultater ned. 2

3 Måling af baggrundsstrålingens variation Baggrundsstrålingens variation Du skal undersøge, hvordan baggrundsstrålingen varierer gennem mange målinger. Materialer: GM-sensor og digitaladapter USB-link Stubformet fod Tip til at tilpasse akserne Du kan tilpasse akserne i søjlediagrammet ved: - at sætte pilen over et af tallene på en af akserne og trække enten til venstre/højre eller op/ned. - at trykke på: Tip til histogrammet Et histogram viser, hvor mange gange de forskellige pulstal fremkommer i løbet af 10 s. Nedenfor kan du fx se, at pulstallet 5 fremkommer 5 gange. Tilslut GM-sensoren til USB-linket via den digitale adapter. Måleindstillinger: Klik Se f.eks. på: Pulstælling. Quick- guide til Capstone Vælg Opsætning efterfulgt af fanebladet Konstanter. Sæt tidsintervallet til 10 s. Grib fat i Histogram- ikonet i højre side Klik på Måleindstillinger efterfulgt af Automatisk af skærmen stop, og træk sæt denne til ind på s. siden Luk tabelvinduet - stil derefter og vælg målehastigheden Søjlediagram ved at dobbeltklikke på: til 1 måling pr. 10 sekunder Dobbeltklik på selve diagrammet, så Indstillinger for søjlediagram dukker op. Vælg fanebladet Søjler og sæt søjlebredden til 1. Tryk OK. Nu måler du aktiviteten i intervaller af 10 sekunder gennem 1 time og tegner et histogram over målingerne. Histogram over baggrundsstrålingen Sæt GM-sensoren i stativet og begynd målingerne ved at trykke på: Konklusion Tryk på: ikonet i søjlediagrammet for at aflæse: minimum, maksimum og typetallet. Minimum: Maksimum: Typetallet: Hvad viser histogrammet om baggrundsstrålingen? Hvorfor er baggrundsstrålingen ikke konstant? 3

4 Måling af halveringstid Formålet med denne øvelse er at bestemme halveringstiden for Ba Til forsøget skal bruges en mini- generator, Geiger- rør og en PC med Capstone software. Den anvendte kilde, som er en såkaldt minigenerator, indeholder cæsium Denne henfalder via et β - henfald til exciteret barium Det exciterede barium- 137 henfalder til grundtilstanden under udsendelse af gammastråling. Vi ønsker i forsøget kun at undersøge γ- henfaldet. Der benyttes derfor en snedig, kemisk metode til at adskille de to henfald. Cs- 137 kilden er indstøbt i en lille plastikbeholder der indeholder lidt cæsiumsalt. Der dannes hele tiden exciteret barium Ba* i kilden, hvorfor der på klumpen af cæsium- saltet konstant vil sidde noget Ba*, der så henfalder til Ba. Vi sprøjter noget fortyndet saltsyre med lidt natriumchlorid (NaCl) gennem cæsiumsaltet. Denne blanding opløser Ba og Ba*, men ikke Cs. Fjernes Cs- kilden, er det kun γ- henfaldet fra Ba* vi måler på. 1 Vi trækker nu en lille smule salt/hcl opløsning op i en sprøjte og presser den gennem beholderen med Cs- saltet, og ned i en lille skål. Denne anbringes ud for GM- røret med 1-2 cm afstand. 1. Anvend samme indstillinger i Capstone som i øvelsen ovenfor, men vælg graf i stedet for søjlediagram. 2. Start målingen og lad den køre i ca. 3 minutter. 3. Ud fra grafen og evt. tabellen bestemmes nu halveringstiden. Halveringstiden i forsøget bestemmes til Det oplyses nu, at den teoretiske halveringstid er bestemt til 2,55 minutter. Hvordan stemmer dine resultater overens med den teoretiske værdi, beregn evt. hvor stor den procentvise afvigelse er: 1 se feks. vejledning på: 4

5 Nuklidkort. (teoriopgave) Denne opgave har til formål, at eleven får kendskab og rutine i anvendelsen af nuklidkortet og opnår fortrolighed med de radioaktive henfaldsprocesser. Du skal behandle de 4 radioaktive familier vha. nuklidkortet. Det vil sige, du får oplyst, hvilken isotop familien starter med, og det er så din opgave at finde frem til, hvilket stof (isotop) familien slutter med, altså hvilken stabil isotop, henfaldsprocessen stopper ved. Du er rigtig sej, hvis du kan skrive henfaldsprocesserne ned. (se f.eks. teorikompendiet side 3-4) Thorium- familien starter med 90Th : Neptunium- familien starter med 94Pu : Uran- familien starter med 92U : Actinium- familien starter med 92U : 5

6 Sådan fungerer et atomkraftværk. Lav ud fra nedenstående illustrationer og evt. oplysninger fra Internettet en detaljeret beskrivelse af, hvordan et atomkraftværk fungerer. 6

7 Radioaktiv stråling, godt eller skidt? (brug f.eks. bilagene i teorikompendiet side og Internettet) Find eksempler på gode og dårlige anvendelser af radioaktiv stråling og begrund, hvorfor de er gode eller dårlige: + - 7

8 Fremstilling af hydrogen: Elektrolyse Øvelser 1. Fyld vand i elektrolysekarret til ca. to-tre cm fra kanten. 2. Fyld de små reagensglas med vand. 3. Sæt fingeren for hullet af reagensglassene, vend dem på hovedet, og sæt dem ned over elektroderne i bunden af elektrolysekarret. 4. Tilslut strømforsyningen 20 V jævnstrøm. Sker der noget? 5. Tilsæt en lille smule (1-2 ml) svovlsyre, og rør forsigtigt rundt med en glasspatel. Bevæg også forsigtigt reagensglassene op og ned et par gange, men pas på, at mundingen ikke kommer over vandoverfladen. Man kan evt. bruge natriumhydroxid i stedet for svovlsyre. 6. Tilslut strømforsyningen igen. Hvad sker der? 7. Når reagensglassene er fulde, kan I tage dem op husk at holde for åbningen. 8. Find ud af, hvilket glas der indeholder H 2, og hvilket der indeholder O 2. HINT. Test for H 2 : Sæt en brændende træpind til åbningen hvis det siger "puf", er det hydrogen. Test for O 2 : Sæt en glødende træpind til åbningen hvis den flammer op, er det oxygen. 8

9 9