Kulstof-14 datering. Første del: Metoden. Isotoper af kulstof

Relaterede dokumenter
Projekt 4.6 C-14 Datering

Projekt 4.4 Aldersbestemmelse og Kulstof 14 datering

Projekt Minamata-katastrofen. En modellering af ligevægt mellem lineær vækst og eksponentiel henfald

Forløb om eksponential- og logaritmefunktioner

Hvad er en funktion? Funktioner og graftegning. Funktioners egenskaber. Funktioners egenskaber. f(b) y = f(x) f(a) f(a)

Eksponentielle sammenhænge

Massespektrometri og kulstof-14-datering

ØVEHÆFTE FOR MATEMATIK C EKSPONENTIEL SAMMENHÆNG

Eksponentielle funktioner for C-niveau i hf

Kapitel 7 Matematiske vækstmodeller

Eksponentielle sammenhænge

Partikler med fart på Ny Prisma Fysik og kemi 9 Skole: Navn: Klasse:

Projekt 4.2. Nedbrydning af rusmidler

er den radioaktive kildes aktivitet til tidspunktet t= 0, A( t ) er aktiviteten til tidspunktet t og k er henfaldskonstanten.

Kort om Eksponentielle Sammenhænge

Supplerende opgaver til TRIP s matematiske GRUNDBOG. Forlaget TRIP. Opgaverne må frit benyttes i undervisningen.

Projekt 8.6 Linearisering af data fra radioaktivt henfald

Eksamensspørgsmål: Eksponentiel vækst

Lektion 7 Eksponentialfunktioner

9 Eksponential- og logaritmefunktioner

1. Konstantfaktoren er 34, fremskrivningsfaktoren er 1,056 og vækstraten er 5,6%.

Kapitel 7. Hvad er matematik? 1 ISBN Øvelse Øvelse a = 3 0, = 8 2,6 3 = 25 3, , =

Radioaktivitet og alders bestemmelse af skelletter med Kulstof-14 metoden

Marie og Pierre Curie

Du sætter 2300 kr ind på en konto med en rente på 3,5 % p.a. a. Hvor meget står der efter 3 år? b. 5 år? c. 10 år?

Projekt 8.3. Nedbrydning af rusmidler - løsninger

Funktioner. 2. del Karsten Juul

Matematisk modellering og numeriske metoder

Tekstiler fortæller Europas historie

Lektion 9 Vækstmodeller

GrundlÄggende variabelsammenhänge

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 1

Matematik B. Studentereksamen. Torsdag den 22. maj 2014 kl stx141-MAT/B

Afleveringsopgaver i fysik

Da der er tale om ét indskud og renten er fast, benytter vi kapitalfremskrivningsformlerne til beregningen, hvor

En funktion kaldes eksponentiel, hvis den har en regneforskrift, der kan skrives således: f(x) = b a x eller y = b a x, idet a og b er positive tal.

Kapital- og rentesregning

Fortiden i landskabet - Kom og hør eksperterne fortælle om Nordsjællands arkæologiske hot-spots

RAPPORT Karakteristik af tangtag nedbrydelighed og kemisk sammensætning

Nr Isotoper fortæller om fortidens kost Fag: Fysik A/B, Biologi A/B Udarbejdet af: Ole Ahlgren, Rønde Gymnasium, april 2009

Eksempler på differentialligningsmodeller

Sæt GM-tællererne til at tælle impulser i 10 sekunder. Sørg for at alle kendte radioaktive kilder er placeret langt væk fra målerøret.

RAPPORT Karakteristik af tangtag nedbrydelighed og kemisk sammensætning

Teori og opgaver med udgangspunkt i udvalgte områder i Køge Bugt regionen

MATEMATIK A-NIVEAU 2g

Marie og Pierre Curie

Lektion 13 Homogene lineære differentialligningssystemer

2HF091_MAC. Givet to ensvinklede trekanter som vist på figuren. De anførte mål er oplyst.

Hvad er drivhusgasser

Øvelse 3 a) x ,9 1,2 1,5 2 2,6 3,4 4,4 5,7 7,4 9,7 12,6

Matematik A og Informationsteknologi B

Forløbet består 4 fagtekster, 19 opgaver og 10 aktiviteter. Derudover er der Videnstjek.

Færdigheds- og vidensområder. Eleven kan anvende og vurdere modeller i fysik/kemi. Eleven kan anvende og vurdere modeller i fysik/kemi

Der hænger 4 lodder i et fælles hul på hver side af en vægtstang. Hvad kan du sige med hensyn til ligevægt?:

f(x)=2x-1 Serie 1

fs10 1 Folkeskoler og privatskoler 2 Undervisningsudgifter 3 En skoles idrætsområde 4 Et fysikforsøg 5 En rosette 6 Figurer af kugler og magneter

Løsninger til eksamensopgaver på B-niveau 2018

Studieretningsopgave Temperatur af en væske

Projekt 5.3. Kropsvægt og andre biologiske størrelser hos pattedyr

Salt 2. ovenfor. x = Tid (minutter) y = gram salt i vandet

Opgave 1 - uden hjælpemidler. Opgave 2 - uden hjælpemidler. Opgave 3 - uden hjælpemidler. Opgaven. a - Eksponentiel model. Opgaven

Funktioner - supplerende eksempler

Løsninger til matematik C december 2015 Februar 2017

INTRODUKTION Maple Funktioner Regression

Strålings indvirkning på levende organismers levevilkår

matx.dk Enkle modeller

ØVEHÆFTE FOR MATEMATIK C LINEÆR SAMMENHÆNG

INTRODUKTION Maple Funktioner Regression

HVAD ER RADIOAKTIV STRÅLING

Matematik Grundforløbet

Intern dosimeteri. Eval Rud Møller Bioanalytikeruddannelsen VIA University College September 2008

Rækkevidde, halveringstykkelse og afstandskvadratloven

Dansk Fysikolympiade 2007 Landsprøve. Prøven afholdes en af dagene tirsdag den 9. fredag den 12. januar. Prøvetid: 3 timer

Eksponentiel regression med TI-Nspire ved transformation af data

Differensligninger og populationsstørrelser

Mike Vandal Auerbach. Funktioner.

Isotoper fortæller om fortidens kost

Introduktion til Laplace transformen (Noter skrevet af Nikolaj Hess-Nielsen sidst revideret marts 2013)

Undervisningsbeskrivelse

NetLogo-simuleringen. Simuleringer og fysiske modeller (henfaldsloven)

Lineære sammenhænge. Udgave Karsten Juul

Solindstråling på vandret flade Beregningsmodel

STUDENTEREKSAMEN DECEMBER 2007 MATEMATIK B-NIVEAU. Tirsdag den 18. december Kl STX073-MAB

Forklar hvad betyder begrebet procent og hvordan man beregner det. Forklar, hvordan man lægger procenter til og trækker procenter fra.

Sandsynlighedsregning 6. forelæsning Bo Friis Nielsen

HBV 1778, Kraggård III (FHM 4296/2848)

3. Radioaktiv Henfaldstid

Eksponentiel vækst/sammensat rente

Undervisningsbeskrivelse for 1ama

Eksamensspørgsma l Mat B

Kulturhistorisk rapport

Matematik for stx C-niveau

Læringsmål i fysik - 9. Klasse

ÅRSPLAN FYSIK-KEMI 9.KLASSE SKOLEÅRET 2017/2018

Projekt 3.5 Når en population kollapser

Undervisningsbeskrivelse

Hårde nanokrystallinske materialer

x + 4 = 3x - 2 Redegør for opstilling af formler til løsning af praktiske problemer. Vis, hvordan en formel kan omskrives.

KONDENSATORER (DC) Princip og kapacitans Serie og parallel kobling Op- og afladning

Naturfag - naturligvis. 3. Vækstmodeller

Transkript:

Kulstof-14 datering Første del: Metoden I slutningen af 1940'erne finder et team på University of Chicago under ledelse af Willard Libby ud af, at man kan bruge det radioaktive stof kulstof 14 ( 14 C), der findes i atmosfæren sammen med almindeligt kulstof 12, til at bestemme alder og datere fund fra ikke så fjerne begivenheder. Opdagelsen udløste en nobelpris i kemi i 1960. Levende organismer som mennesker, dyr og planter optager kulstof fra atmosfæren og føden livet igennem. Mens man lever, er der en ligevægt mellem indholdet af kulstof i kroppen og indholdet af kulstof i atmosfæren og biosfæren. Men når man dør, stopper udvekslingen af kulstof mellem kroppen og omgivelserne. Nedbrydningen af det radioaktive stof kulstof 14 betyder derfor, at mængden af kulstof 14 i kroppen ikke længere afspejler forholdene i omgivelserne, men nu aftager med tiden. Det omdannes med en halveringstid på 5730 år til ikke-radioaktivt kvælstof (nitrogen). Libbys ide var nu den enkle at antage, at andelen af radioaktivt kulstof 14 i atmosfæren og biosfæren er den samme overalt på Jorden, og at den har været nogenlunde konstant gennem de sidste 50.000 år. Den samme andel i levende væv er derfor uafhængig af, hvor på Jorden vi er, og hvornår vævet var levende, fordi det levende væv er i ligevægt med omgivelserne. Hvis vi kan finde ud af, hvor meget kulstof 14 der er tilbage i et bestemt fund, må vi derfor kunne regne baglæns og finde ud af, hvornår det pågældende dyr eller menneske døde. Typisk finder man ud af, hvor meget kulstof 14 der er tilbage i fundet ved at måle på aktiviteten af den biologiske prøve med fx en geigertæller. Men målingen har sine udfordringer, da strålingen har meget kort rækkevidde i biologisk væv, og det er derfor kun stråling fra det alleryderste overfladelag, der umiddelbart har chance for at nå frem til tælleren. Det er imidlertid alt for lidt til, at man kan bruge metoden i praksis. Det kræver kemisk snilde at omdanne kulstofindholdet i prøven til en gas, der kan opsamles og måles på. Isotoper af kulstof En levende organisme udveksler gennem sin levetid kulstof med omgivelserne, fx gennem indtagelse af mad og udskillelse af afføring. Når organismen dør, stopper denne udveksling. 1

Øvelse 1 a) Hvilke kulstofisotoper er stabile, og hvilke kulstofisotoper er ustabile - dvs. henfalder? b) For hvilke typer af kulstofisotoper forbliver mængden den samme, når en organisme dør? c) For hvilke typer af kulstofisotoper ændres mængden, når en organisme dør? Følgende links kan være behjælpelige med information: Kulstof-14-datering ved Aarhus Universitet - http://owww.phys.au.dk/tilbud/pages/ams/home.htm HowStuffWorks, C-14 dating - http://science.howstuffworks.com/environmental/earth/geology/carbon-141.htm Henfaldsloven Den lovmæssighed, som de ustabile kulstof isotoper henfalder efter, kaldes henfaldsloven, siger følgende: Antallet af ustabile (radioaktive) kerner af en bestemt isotop aftager eksponentielt med tiden. Den matematiske model, som så anvendes for kulstofisotoper, der henfalder, er altså den eksponentielle vækstmodel y = b a x. Her er b begyndelsesværdien og a er fremskrivningsfaktoren givet ved a = 1 + r, hvor er r er vækstraten. Ved henfald af kerner vil vækstraten være negativ, svarende til en fremskrivningsfaktor der er mindre end en. Øvelse 2 a) Giv en fortolkning af konstanterne og variablene i en sådan model for henfald af isotoper? b) Vis, at formlen for halveringskonstanten kan omskrives til: c) Anvend den naturlige eksponentialfunktion og potensregler til at omskrive til følgende: d) Omskriv modellen y = b a x til formlen: - Hvad står konstanterne og variablene for i denne model? 2

Øvelse 3 For kulstof-14 er halveringstiden 5730 år, og vi vælger begyndelsesværdien til 100%. a) Opstil en ligning for henfaldet af kulstof 14 som funktion af tiden. b) Hvilken af de to modeller er lettest at opstille? c) Fremstil en passende graf for henfaldet af kulstof 14 som funktion af tiden. d) Bestem tiden, der går, før der er 10%, 60% og 80% af de ustabile kerner tilbage. Bemærkning: Afhængig af analysemetoden måler man enten antallet af radioaktive henfald i et givet tidsrum, dette kaldes aktiviteten, eller forholdet mellem mængden af den radioaktive isotop og en ikke-radioaktiv isotop med en anden kernemasse. Denne metode kaldes massespektroskopi. Heldigvis er de to størrelser, aktiviteten A og antallet af radioaktive kerner N, indbyrdes proportionale: A = k N. Argument: Hvis der er dobbelt så mange radioaktive kerner, forventer vi også i gennemsnit et dobbelt så stort antal henfald i løbet af et kort tidsrum. Det sikrer derfor, at den samme eksponentielle vækstmodel kan bruges på begge størrelserne, eller sagt med andre ord: Både antallet og aktiviteten aftager eksponentielt med en fælles halveringstid. 3

De grønlandske mumier I 1972 fandt to grønlandske jægere, brødrene Hans og Jokum Grønvold, nogle yderst velbevarede grønlandske mumier i Qilakitsoq i Uummannaq-distriktet i NV-Grønland. To stendækkede grave rummede i alt seks kvinder og to børn, alle påklædte. De havde endda fået ekstra dragter med, og disse giver ny indsigt i den højt udviklede Thule-kultur. Grønlands Nationalmuseum begyndte dog først i 1978 en udgravning. Fundet blev bragt til Danmark til restaurering, konservering og tværfaglige undersøgelser, som bl.a. belyste datidens levevilkår og de gravlagtes helbredstilstand. Tre kvinder og et barn, de bedst bevarede af ligene, forblev urørte i deres skinddragter. De er nu sammen med de øvrige dragter udstillet på Grønlands Nationalmuseum i Nuuk. Foto - Nationalmuseet Øvelse 4 For at fastlægge det tidspunkt, hvorpå hvor de blev begravet, anvendte nationalmuseet kulstof 14- metoden. Ved måling af aktiviteten for et lille udsnit af en mumie fandt man 16,7 tællinger i minuttet. Da mumien var et levende menneske, forventede man 17,8 tællinger i minuttet. Da vi kender halveringstiden for aktiviteten, kan vi derfor regne baglæns og finde dødstidspunktet. Bestem det årstal, hvor mumierne blev begravede. 4

Grauballemanden I 1952 fandt nogle arbejdere under tørvegravning ved Grauballe nær Silkeborg et lig. Det var en yngre mand, der havde fået struben skåret over. Det var så velbevaret, at de troede, der var begået en forbrydelse, hvorfor de tilkaldte politiet. Det viste sig at være et moselig af en person, der engang i oldtiden af en eller anden grund var blevet ofret. Det velbevarede lig blev konserveret og er i dag udstillet på Moesgård Museum ved Århus. Øvelse 5 Efter fundet er Grauballemanden blevet undersøgt med kulstof 14-metoden. Aktiviteten i manden blev målt til 76% af aktiviteten af den forventede værdi, da han var i live. Hvor længe siden er det, at Grauballemanden døde? 5