Sólin Sólin Rís 09:06 • sest 17:16 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 06:24 • Sest 16:46 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 05:17 • Síðdegis: 17:24 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 11:24 • Síðdegis: 23:36 í Reykjavík
Sólin Sólin Rís 09:06 • sest 17:16 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 06:24 • Sest 16:46 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 05:17 • Síðdegis: 17:24 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 11:24 • Síðdegis: 23:36 í Reykjavík
LeiðbeiningarTil baka

Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=
Forsíða Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: fræðileg Breytist helmingunartími geislavirkra efna eftir hitastigi?

Flokkun:

11.4.2006
Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: fræðileg

Breytist helmingunartími geislavirkra efna eftir hitastigi?

Ágúst Kvaran

Spurningin í heild var sem hér segir:
Breytist helmingunartími geislavirkra efna eftir hitastigi? Er til dæmis munur á geislun frá 1 g af brennandi úran-salla og 1 g af úrani við staðalaðstæður?

Svarið við spurningunni er nei; helmingunartími geislavirkra efna breytist ekki með hitastigi ef það er innan venjulegra marka.

Helmingunartími og geislavirkni atómkjarna

Helmingunartími geislavirkra efna er mælikvarði á líftíma orkuríkra, óstöðugra atómkjarna. Þess konar kjarnar (táknað A*) geta tapað umframorku sinni með háorkugeislun af ýmsu tagi (gamma-geislar, beta-geislar, alfa-geislar). Þetta getur til dæmis gerst með aförvun þar sem kjarninn færist úr örvuðu ástandi í grunnástand sem er táknað með A. Einnig getur kjarninn sundrast í orkuminni eindir (t.d. B + C + D). Þetta má tákna með eftirfarandi hætti

A* -> A + geislun

A* -> B + C + D + geislun

Helmingunartími A* er sá tími sem það tekur ákveðið magn af A* að helmingast við slíkar umbreytingar og orkutap. Atómkjarnar samanstanda af kjarnaeindum, það er að segja nifteindum og róteindum. Skipan og afstaða kjarnaeinda í orkuríkum, óstöðugum atómkjörnum er frábrugðin því sem gerist í samsvarandi stöðugum kjörnum. Geislavirkni mótast því af umbreytingum í atómkjörnum úr óstöðugum formum í stöðug form.



Mynd 1

Atóm samanstendur af kjarna (e. nucleus) í miðju og rafeindum (e. electrons) á sveimi umhverfis. Kjarninn er samsettur er úr nifteindum (e. neutrons) og róteindum (e. protons).

Atóm og sameindir

Atómkjarnar eru meginhluti atómmassans. Hins vegar er umfang þeirra einungis örlítið brot af rúmmáli atómsins sem ræðst fyrst og fremst af hlutfallslega miklu rými rafeinda á sveimi umhverfis kjarnann (Mynd 1). Sameindir eru knippi slíkra atóma sem tengd eru saman með efnatengjum líkt og sýnt er á Mynd 2.



Mynd 2

Sameind (e. molecule) er gerð úr atómum (kúlur á mynd) sem tengd eru saman með efnatengjum.

Eðli og áhrif hita í efni

Breyting á hitastigi efna frá alkuli (-273 °C) í mörg þúsund gráður felur í sér breytingu í innbyrðis hreyfiorku atóma og sameinda efnisins þannig að hreyfiorkan vex með auknum hita. Umrædd hreyfiorka eindanna getur verið á formi innbyrðis titrings atóma í sameindum, sem og á formi snúnings og færslu atóma og sameinda. Aukinn hiti (hreyfiorka) agna orsakar tíðari árekstra milli agna og getur því valdið tilfærslum á hinum ýmsu formum hreyfiorku (titringi, snúningi og færslu) milli atóma og sameinda efnisins. Slík breyting í innbyrðis hreyfiorku atóma og sameinda hefur á hinn bóginn ekki nein teljandi eða mælanleg áhrif á orkueiginleika atómkjarna efnisins sem eru “grafnir djúpt inni” í atómmiðjum sameindanna víðs fjarri áhrifasvæðum víxlverkana vegna árekstra.

Það er ekki fyrr en hiti efnisins fer að mælast í milljónum stiga (kelvína) sem breyting verður á þessu. Efnið er þá orðið svo heitt að rafeindahjúpurinn kringum atómkjarnann er horfinn og kjarnarnir mynda það sem kallað er rafgas. Kjarnarnir víxlverka þá beint hver við annan en jafnframt má segja að hugtakið helmingunartími hafi glatað gildi sínu þar sem margvíslegir aðrir atburðir verða mikilvægari en sjálfkrafa útgeislun frá kjörnunum.

Frekara lesefni á Vísindavefnum:

Heimildir og myndir:

Höfundur

Ágúst Kvaran

Ágúst Kvaran

prófessor emeritus í eðlisefnafræði við HÍ

Útgáfudagur

11.4.2006

Síðast uppfært

24.10.2018

Spyrjandi

Vésteinn Valgarðsson

Efnisorð

Tilvísun

Ágúst Kvaran. „Breytist helmingunartími geislavirkra efna eftir hitastigi?“ Vísindavefurinn, 11. apríl 2006, sótt 30. október 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=5818.

Ágúst Kvaran. (2006, 11. apríl). Breytist helmingunartími geislavirkra efna eftir hitastigi? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=5818

Ágúst Kvaran. „Breytist helmingunartími geislavirkra efna eftir hitastigi?“ Vísindavefurinn. 11. apr. 2006. Vefsíða. 30. okt. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=5818>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki

Senda grein til vinar

=

Breytist helmingunartími geislavirkra efna eftir hitastigi?
Spurningin í heild var sem hér segir:

Breytist helmingunartími geislavirkra efna eftir hitastigi? Er til dæmis munur á geislun frá 1 g af brennandi úran-salla og 1 g af úrani við staðalaðstæður?

Svarið við spurningunni er nei; helmingunartími geislavirkra efna breytist ekki með hitastigi ef það er innan venjulegra marka.

Helmingunartími og geislavirkni atómkjarna

Helmingunartími geislavirkra efna er mælikvarði á líftíma orkuríkra, óstöðugra atómkjarna. Þess konar kjarnar (táknað A*) geta tapað umframorku sinni með háorkugeislun af ýmsu tagi (gamma-geislar, beta-geislar, alfa-geislar). Þetta getur til dæmis gerst með aförvun þar sem kjarninn færist úr örvuðu ástandi í grunnástand sem er táknað með A. Einnig getur kjarninn sundrast í orkuminni eindir (t.d. B + C + D). Þetta má tákna með eftirfarandi hætti

A* -> A + geislun

A* -> B + C + D + geislun

Helmingunartími A* er sá tími sem það tekur ákveðið magn af A* að helmingast við slíkar umbreytingar og orkutap. Atómkjarnar samanstanda af kjarnaeindum, það er að segja nifteindum og róteindum. Skipan og afstaða kjarnaeinda í orkuríkum, óstöðugum atómkjörnum er frábrugðin því sem gerist í samsvarandi stöðugum kjörnum. Geislavirkni mótast því af umbreytingum í atómkjörnum úr óstöðugum formum í stöðug form.



Mynd 1

Atóm samanstendur af kjarna (e. nucleus) í miðju og rafeindum (e. electrons) á sveimi umhverfis. Kjarninn er samsettur er úr nifteindum (e. neutrons) og róteindum (e. protons).

Atóm og sameindir

Atómkjarnar eru meginhluti atómmassans. Hins vegar er umfang þeirra einungis örlítið brot af rúmmáli atómsins sem ræðst fyrst og fremst af hlutfallslega miklu rými rafeinda á sveimi umhverfis kjarnann (Mynd 1). Sameindir eru knippi slíkra atóma sem tengd eru saman með efnatengjum líkt og sýnt er á Mynd 2.



Mynd 2

Sameind (e. molecule) er gerð úr atómum (kúlur á mynd) sem tengd eru saman með efnatengjum.

Eðli og áhrif hita í efni

Breyting á hitastigi efna frá alkuli (-273 °C) í mörg þúsund gráður felur í sér breytingu í innbyrðis hreyfiorku atóma og sameinda efnisins þannig að hreyfiorkan vex með auknum hita. Umrædd hreyfiorka eindanna getur verið á formi innbyrðis titrings atóma í sameindum, sem og á formi snúnings og færslu atóma og sameinda. Aukinn hiti (hreyfiorka) agna orsakar tíðari árekstra milli agna og getur því valdið tilfærslum á hinum ýmsu formum hreyfiorku (titringi, snúningi og færslu) milli atóma og sameinda efnisins. Slík breyting í innbyrðis hreyfiorku atóma og sameinda hefur á hinn bóginn ekki nein teljandi eða mælanleg áhrif á orkueiginleika atómkjarna efnisins sem eru “grafnir djúpt inni” í atómmiðjum sameindanna víðs fjarri áhrifasvæðum víxlverkana vegna árekstra.

Það er ekki fyrr en hiti efnisins fer að mælast í milljónum stiga (kelvína) sem breyting verður á þessu. Efnið er þá orðið svo heitt að rafeindahjúpurinn kringum atómkjarnann er horfinn og kjarnarnir mynda það sem kallað er rafgas. Kjarnarnir víxlverka þá beint hver við annan en jafnframt má segja að hugtakið helmingunartími hafi glatað gildi sínu þar sem margvíslegir aðrir atburðir verða mikilvægari en sjálfkrafa útgeislun frá kjörnunum.

Frekara lesefni á Vísindavefnum:

Heimildir og myndir:

...