Номер 5, страница 284 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Параграф 58. Радиоактивные превращения атомных ядер. Закон радиоактивного распада. Ответь на вопросы - номер 5, страница 284.

Условие.

5. Какой вывод следовал из открытия, сделанного Резерфордом и Содди?

Решение.

Решение 2.

Какой вывод следовал из открытия, сделанного Резерфордом и Содди?

Основной вывод из открытия, сделанного Эрнестом Резерфордом и Фредериком Содди в 1902-1903 годах, заключался в том, что атомы не являются неизменными и неделимыми частицами. Они обнаружили, что в процессе радиоактивности происходит самопроизвольное превращение (трансмутация) атомов одного химического элемента в атомы другого химического элемента.

Это открытие было революционным, поскольку оно опровергало фундаментальное представление химии того времени о неизменности атомов. Резерфорд и Содди показали, что радиоактивность — это не внешний эффект, а процесс, происходящий внутри самого атома.

В ходе своих исследований они сформулировали правила смещения, которые описывают, как изменяется атом в результате радиоактивного распада. При альфа-распаде ядро испускает альфа-частицу (ядро атома гелия $ _2^4\text{He} $), в результате чего элемент смещается на две клетки к началу периодической системы. При бета-распаде ядро испускает бета-частицу (электрон $ _{-1}^0\text{e} $), и элемент смещается на одну клетку к концу периодической системы.

Таким образом, открытие показало, что атомы имеют сложную структуру и могут изменяться, что заложило основы ядерной физики.

Ответ: Главный вывод заключался в том, что радиоактивность является процессом спонтанного превращения атомов одних химических элементов в атомы других, что доказывало делимость и изменчивость атома.

6. Что такое радиоактивность?

Радиоактивность — это способность некоторых нестабильных атомных ядер (нуклидов) самопроизвольно (спонтанно) превращаться в ядра других элементов. Этот процесс, называемый радиоактивным распадом, сопровождается испусканием различных частиц и/или электромагнитного излучения.

Ключевыми характеристиками радиоактивности являются: во-первых, это ядерный процесс, обусловленный внутренними силами в ядре; во-вторых, это спонтанный процесс, на скорость которого невозможно повлиять внешними факторами (температурой, давлением); в-третьих, он сопровождается ионизирующим излучением. Основные виды такого излучения — это альфа-частицы (ядра гелия $ _2^4\text{He} $), бета-частицы (электроны $ _{-1}^0\text{e} $ или позитроны) и гамма-кванты (фотоны высокой энергии).

Различают естественную радиоактивность, присущую некоторым существующим в природе изотопам (например, урану, радию), и искусственную (наведенную) радиоактивность, которая возникает у изначально стабильных ядер после их облучения частицами (например, нейтронами) в ядерных реакторах или на ускорителях.

Ответ: Радиоактивность — это самопроизвольное превращение нестабильных атомных ядер в другие ядра, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения.

7. Что называют периодом полураспада?

Период полураспада (обозначается $ T_{1/2} $) — это промежуток времени, в течение которого исходное количество радиоактивных ядер в образце в среднем уменьшается в два раза в результате радиоактивного распада.

Это фундаментальная и постоянная характеристика для каждого конкретного радиоактивного изотопа, которая не зависит от внешних условий, таких как температура, давление или химическая среда. Период полураспада является статистической величиной: он не предсказывает, когда именно распадется отдельный атом, но с высокой точностью описывает поведение большого ансамбля атомов. Например, за один период полураспада распадается половина имеющихся ядер, за второй такой же период — половина от оставшейся половины (т.е. четверть от начального количества), и так далее.

Математически закон радиоактивного распада, выраженный через период полураспада, имеет вид: $ N(t) = N_0 \cdot 2^{-t/T_{1/2}} $, где $ N(t) $ — число нераспавшихся ядер в момент времени $ t $, $ N_0 $ — начальное число ядер, а $ T_{1/2} $ — период полураспада.

Значения периодов полураспада для разных изотопов могут различаться на много порядков: от долей секунды до миллиардов лет (например, у урана-238 $ T_{1/2} \approx 4.5 $ млрд лет).

Ответ: Период полураспада — это время, за которое распадается половина от начального количества радиоактивных ядер данного изотопа.