Номер 13, страница 196, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 109. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 13, страница 196.

Условие.

• Мирный атом.

Решение.

Решение

Выражение «мирный атом» обозначает использование ядерной энергии в невоенных, созидательных целях, направленных на благо человечества. Открытие деления атомного ядра принесло не только разрушительное оружие, но и огромные возможности для развития науки, техники, медицины и энергетики. Рассмотрим основные направления использования мирного атома.

Ядерная энергетика

Это наиболее известное применение ядерных технологий. Атомные электростанции (АЭС) используют управляемую цепную реакцию деления ядер тяжелых элементов (чаще всего урана-235) для получения огромного количества тепловой энергии. Эта энергия используется для нагрева воды и получения пара, который вращает турбины, соединенные с электрогенераторами. Ядерная энергетика является мощным источником электроэнергии с практически нулевыми выбросами парниковых газов в атмосферу, что делает ее важным инструментом в борьбе с изменением климата. Однако ее развитие связано с решением проблем безопасности и утилизации радиоактивных отходов.

Ответ: В энергетике мирный атом используется на АЭС для выработки электроэнергии путем управляемой цепной реакции деления ядер, что является экологически чистым (в плане выбросов $CO_2$) способом получения больших объемов энергии.

Применение в медицине

Ядерная медицина — это область, где радиоактивные изотопы (радионуклиды) и ионизирующее излучение применяются для диагностики и лечения заболеваний.
Диагностика: Радиофармпрепараты вводятся в организм, концентрируются в определенных органах или тканях и испускают излучение, которое регистрируется специальными приборами (например, гамма-камерами при сцинтиграфии или ПЭТ-сканерами). Это позволяет визуализировать работу органов, выявлять опухоли и другие патологии на ранних стадиях.
Терапия: Лучевая терапия (радиотерапия) является одним из основных методов лечения онкологических заболеваний. Сфокусированные пучки ионизирующего излучения направляются на опухоль для уничтожения раковых клеток.
Стерилизация: Гамма-излучением стерилизуют медицинские инструменты, шприцы, перевязочные материалы, так как оно эффективно уничтожает все микроорганизмы.

Ответ: В медицине мирный атом используется для диагностики (ПЭТ, сцинтиграфия), лечения заболеваний (лучевая терапия рака) и стерилизации медицинского оборудования.

Сельское хозяйство и пищевая промышленность

Радиационные технологии помогают повысить урожайность и обеспечить продовольственную безопасность.
Селекция растений: Облучение семян вызывает мутации, что позволяет селекционерам создавать новые сорта растений с улучшенными характеристиками: повышенной урожайностью, устойчивостью к болезням и засухе.
Борьба с насекомыми-вредителями: Метод стерилизации насекомых (SIT) заключается в массовом разведении самцов вредителей, их стерилизации с помощью облучения и последующем выпуске в природу. Спариваясь с дикими самками, они не дают потомства, что приводит к резкому сокращению популяции вредителей.
Сохранение продуктов: Радиационная обработка (облучение) пищевых продуктов позволяет уничтожить бактерии, плесень и насекомых, замедлить прорастание корнеплодов и созревание фруктов, тем самым значительно увеличивая срок их хранения. При этом продукты не становятся радиоактивными.

Ответ: В сельском хозяйстве мирный атом применяется для создания новых сортов растений, борьбы с вредителями методом стерилизации и для увеличения срока хранения продуктов питания путем их радиационной обработки.

Промышленность и наука

Изотопы и излучение находят широкое применение в различных отраслях промышленности и научных исследованиях.
Дефектоскопия: С помощью гамма-излучения проверяют качество сварных швов, литых деталей и конструкций, не разрушая их. Это позволяет обнаружить внутренние трещины и дефекты.
Датчики и измерительные приборы: Радиоизотопные приборы используются для измерения толщины материалов, уровня жидкости в закрытых емкостях, плотности веществ. Например, бытовые детекторы дыма часто содержат небольшое количество америция-241.
Научные исследования: Метод «меченых атомов» (использование радиоактивных изотопов в качестве индикаторов) позволяет отслеживать пути химических реакций, процессы обмена веществ в живых организмах. Радиоуглеродный анализ (по изотопу углерод-14) дает возможность определять возраст археологических находок органического происхождения.

Ответ: В промышленности и науке атомные технологии используются для контроля качества материалов (дефектоскопия), в измерительных приборах (датчики дыма, уровнемеры), а также в исследованиях для датировки артефактов и изучения различных процессов.

Освоение космоса и другие применения

Для энергоснабжения космических аппаратов, отправляемых в дальний космос, где солнечные батареи неэффективны, используются радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГи). Они преобразуют тепло, выделяющееся при естественном распаде радиоактивных изотопов (например, плутония-238), в электроэнергию. РИТЭГи питали аппараты «Вояджер», «Кассини», марсоход «Кьюриосити». Атомная энергия также используется для движения атомных ледоколов, что позволяет им находиться в автономном плавании в течение многих месяцев.

Ответ: Мирный атом обеспечивает энергией космические аппараты для дальних миссий (РИТЭГи) и является силовой установкой для атомных ледоколов, обеспечивая их длительную автономность.