Uitwerkingen natuurkunde 1, 5 havo

Uitwerkingen natuurkunde 1, 5 havo
Ioniserende straling
3.1
Opgave 1
Massa proton = massa neutron = 1,7*10-27 (kg)
Massa elektron = 9,1*10-31 (kg)
1.7*10-27/ 9,1*10-31= 1868, dus de massa van een proton is 1868 keer zo groot als de massa
van een elektron
Opgave 2
Element: stof waarvan de moleculen slechts uit 1 soort atomen bestaan
Isotoop: stof met hetzelfde aantal protonen maar een verschillend aantal neutronen.
Opgave 3
A. Boor
B. 4 isotopen
C. B-11, B-10
Opgave 4
A. Cu-63 en Cu-65
B. Beide 29 protonen en elektronen
Cu-63 heeft 63-29 = 34 neutronen
Cu-65 heeft 65-29 = 36 neutronen
C. Beide kernen hebben een lading van +29e
Opgave 5
atoomsoort kerndeeltjes
3
Aantal
Verkorte
elektronen schrijfwijze
Z
A
2He
2p+1n
2
He-3
2
3
2He
2p+2n
2
He-4
2
4
235
92U
92p+43n
92
U235
92
235
14
6Cu
6p+8n
6
C-14
6
14
22
10Ne
10p+12n
10
Ne-22
10
22
86
36Rn
36p+50n
36
Rn-86
36
86
68
28Ni
28p+40n
28
Ni-86
28
68
235
92U
92p+143n
92
U-235
92
235
4
Opgave 6
Isotopen van een bepaald element hebben dezelfde lading, maar een verschillende massa.
Het aantal protonen en elektronen is gelijk, maar het aantal neutronen niet.
Opgave 7
A. De straal van een ijzer atoom is 1,30*10-12 (m), de straal van een ijzerkern is
1,30*10-12/5000 = 2,6*10-16 (m)
B. Ijzerkern: 2,6*10-16 komt overeen met 13 (cm) dan komt 1,30*10-12 overeen met
65000 (cm) = 650 (m)
C. 26 elektronen (Fe-26)
D. 2*650 = 1300 (m)
3.2
Opgave 8
Een foton is een energiepakketje
Opgave 10
A. röntgenstraling, Uv-straling, γ-straling
B. Bewegen in vacuüm en in lucht met de lichtsnelheid
Opgave 11
Eigenschappen:
-chemische werking
-fluorescerende werking
-doordringend vermogen
-ioniserend vermogen
Toepassingen:
-medische toepassingen
-materiaalonderzoek
3.3
Opgave 12
A. Het is een groter deeltje en dus een groter ioniserend vermogen
B. Het is een groter deeltje en dus dringt het minder ver door
C. γ-straling heeft een veel grotere dracht en doordringend vermogen
α- en β-straling worden gemakkelijker tegengehouden door lucht en kleding
D. γ-straling is energierijker
Opgave 13
A. 2p+2n (42He_
B. Ja, -2p dus atoomnummer is 2 lager
C. Ja, -2p en -2n dus atoomnummer is 4 lager
Opgave 14
A. Ni, z = 28
B. 5 isotopen
C. 2 isotopen: Ni-63 en Ni-65
D. Ni-58
E. Β-straling en γ-straling
Opgave 15
A. B-10, nee is niet radioactief
B. Nee, halveringstijd is 5,5 minuten en komt niet in de natuur voor
Opgave 16
A. α-straling en γ-straling
B. lichtsnelheid, het is immers elektromagnetische straling, c = 2,999*108 (m/s)
3.4
Opgave 17
A. opsporen van straling
B. Afdeling in het ziekenhuis waar met ioniserende straling wordt gewerkt
Opgave 18
A. Om onder andere stofdeeltjes tegen te houden
B. Omdat er anders geen spanningsverschil is
C. Het deeltje zorgt voor ionisatie van de gasmoleculen; er worden elektronen
losgeslagen, deze krijgen een heel grote snelheid door het spanningsverschil. Hierdoor
rukken ze van andere gasatomen elektronen los (dus nog meer ionisatie) en deze
elektronen werken ook weer ioniserend. Er ontstaat een lawinen van elektronen en dus
een gasontlading
D. Te klein: de elektronen krijgen een te lage snelheid waardoor er geen verdere
ionisaties optreden
Te hoog: de spanning is meer dan de doorslagspanning en er vindt spontaan een
gasontlading plaats zonder dat er straling aan te pas is gekomen
E. In serie
3.5
Opgave 19
A. 11p, 10n en 0-1e, dit laatste symbool komt tot stand omdat de massa van een elektron
verwaarloosbaar is ten opzichte van de massa van een proton en een neutron. Verder is
de lading van een elektron even groot als die van een proton, alleen tegengesteld.
B. 42He, 0-1e, 00γ, 11H, 21H, en 31H
C. Een beta-deeltje is gelijk aan een elektron en een een waterstofkern is gelijk aan een
proton
Opgave 20
A. Bij een kernreactie ontstaan er een geheel ander element, bij een chemische reactie
niet
B. Met het radioactief verval van kernen wordt bedoeld dat de kernen van het ene
chemische element overgaan in kernen van het andere chemische element onder
uitzending van straling
C. Een stabiele atoomsoort kent geen verval van kernen en zendt dus ook geen straling
uit
D. Na-23
E. Een radioactieve atoomsoort
F. Doordat deze straling uitzendt
Opgave 21
A. 22086Rn ----- 42He + 21684Po, Polonium
B. 20982Pb ----- 0-1e + 20983 Bi, Bismut
C. 1 neutron valt uit elkaar in 1 proton en 1 elektron, het elektron wordt door de kern
uitgezonden en het proton blijf in de kern achter: 10n ---- 11p + 0-1e
D. 21184Po ---- 42He + 20782Pb, lood
E. 6027Co ---- 0-1e + 00γ + 6028Ni, nikkel
Opgave 22
10
0
10
5B + -1 e <----------- 6C, koolstof
Opgave 23
A. Bi-210, Bi-211, Bi-212, Bi-213, Bi-214
B. 21283Bi-- 0-1 e+ 21284 Po,
212
4
208
84 Po --- 2He +
82 Pb
C. Er wordt geen straling uitgezonden
D. 21283Bi -- 42He + 20881Tl
208
0
208
0
81Tl ---- > -1 e+
82Pb+ 0γ
3.6
Opgave 24
A. De halveringstijd van een radioactieve atoomstoort is de tijdsduur waarna de helft van
het aanal atoomkernen is vervallen
B. 1,4*1010 jaar
C. Po-212 ontstaat door het verval van andere radioactieve kernen. Het is het
vervalproduct
Opgave 25
A. De activiteit is het aantal kernen dat per seconde vervalt, de eenheid is Bq
B. Br-82, namelijk 36 uur
C. Br-82 want hier vervallen de minste kernen per seconden dus blijven de kernen langer
stabiel
D. Ni-65 heeft de grootste activiteit, want deze stof heeft de kortste halveringstijd dus
vervallen er meer kernen per seconde
E. Als de helft van de kernen is vervallen dan kan nog maar de helft vervallen dus neemt
het aantal kernen dat per seconde vervalt af, omdat er gewoon minder kernen
overblijven
F. Als er minder radioactieve kernen zijn dan kunnen er ook minder kernen vervallen en
is dus de activiteit lager
Opgave 26
A. je begint met 5*1014 kernen, na 1 halveringstijd heb je nog 2,5*1014 Kernen dit is voor
preparaat 1 bij 2,7 uur en voor preparaat 2 bij 1,3 uur
B. dan moet de helling van de grafiek op t = 0 bepaald worden, voor preparaat 2 geldt dat
de helling = 5*1014/2,2 = 2,27*1014(Bq) en voor preparaat 1: 5*1014/4,1 = 1,22*1014
(Bq)
C. Op t = 5,0 (h) zijn er nog 0,6*1014 kernen over, dan zijn er dus vervallen 5*10140,6*1014 = 4,4*1014 kernen
D. Ja, de kernen die zijn vervallen zijn immers overgegaan in stabiele kernen
Opgave 27
A. 100% is na 1 halveringstijd 50% geworden, na twee halveringstijden is er nog 25%
over en na 3 halveringstijden is er nog 12,5 % over. 1 halveringstijd voor cesium-137
= 30 jaar, dus na 3 * 30 = 90 jaar is er nog maar 12,5 % over
B. Na 6 uur nog 25% dat zijn twee halveringstijden dus 6/2 = 3 uur is de halveringstijd.
Na 3 uur was er nog 50% en na 6 uur was er nog maar 25 % over
Opgave 28
A. 100-87,5 = 12,5 %, dus na 3halveringstijden is er nog maar 12,5 % over en dus 87,5 %
verdwenen. Dit is dan 3 * 36 = 108 uur. De halveringstijd van Br-82 is immers 36 uur
B. 144: 36 = 4, er zijn dus 4 halveringstijden verstreken, dan is er nog 6,25 % over en dus
100-6,25 = 93,75 % vervallen. 9,6*1018* 0,9375 = 9*1018 kernen zijn vervallen
C. De activiteit is 0,0625* 7,4*1014 = 4,625*1013 (Bq)
3.7
Opgave 29
A. Of een persoon en aan hoeveel straling een persoon heeft blootgestaan
B. Alfa straling kan niet door metalen plaatjes dus kan er worden nagegaan of er sprake
was van alfa straling, achter de plaatjes vindt er dan geen zwarting plaats.
Opgave 30
Bij Gray gaat men alleen uit van de stralingsenergie per kilogram bij Sievert is er ook
rekening gehouden met het soort straling en wordt de stralingsdosis nog een keer
vermenigvuldigt met de weegfactor van de soort straling
Opgave 31
A. 4% van 75 (kg) = 3 (kg)
5,4*10-8 (W) = 5,4*10-8 (J/s), gedurende 2,5 minuten = 150 (s), dat geeft aan
stralingsenergie: 5,4*10-8* 150 = 8,1*10-6 (J).
8,1*10-6 /3 = 2,7*10-6 (Gy)
B. De weegfactor is 1 dus is de dosisequivalent is gelijk aan de ontvangen stralingsdosis
is 2,7*10-6 (Sv)
Opgave 32
A. extra kolom met de waarden:
678
444
290
148
62
-15
B. Dit wordt een hyperbolische functie zoals te zien is in figuur 3.25
C. In de grafiek aflezen door interpolatie wanneer er nog maar 678/2 = 339 pulsen worden
waargenomen, dit blijkt bij 12 (mm) te zijn
D. Er komt dan nog 80% doorheen dus 80% van 678 = 542 pulsen, nu aflezen welke dikte
hierbij hoort in de grafiek, dit blijkt te zijn 3,8 (mm)
3.8
Opgave 33
A. Dan heeft de helft van de radioactieve stof het lichaam verlaten
B. De stof kan of het lichaam verlaten of vervallen tot een onschuldige stof en beide
samen zorgen ervoor dat de stof sneller uit het lichaam is verdwenen dan bij 1 van
beide halveringstijden alleen
C. De beginhoeveelheid is 100%, na 8 dagen is er nog 50%, na 16 dagen is er nog 25 %,
na 24 dagen is er nog 12,5 %. Bekijk je de biologische halveringstijd dan is er nog
50% na 12 dagen en 25% na 24 dagen. 12,5% komt overeen met 1/8 en 25% met ¼,
de effectieve activiteit is dan 1/8*1/4 = 1/32A
D. 1/12+ 1/8 = 5/24
Opgave 34
A. Er wordt gemiddeld 45 % doorgelaten, dit komt overeen met een plaatdikte van 0,36
(cm)
B. Er wordt bij P nu nog maar 42,5% doorgelaten, dit komt overeen met een plaatdikte
van 0,39 (cm). 0,36 + 10% = 0,396(cm), dit de dikte bij punt P is toelaatbaar.
C. Nee, want γ-straling wordt door zo een dunne aluminium plaat niet geabsorbeerd, dus
wordt er 100% doorgelaten.
Opgave 35
A. Er wordt evenveel C-14 gevormd als er vervalt
B. De halveringstijd van C-14 is 5730 jaar, na 5730 jaar is de verhouding geworden 1
staat tot2* 7,5*1011 = 1,5*1012, na 2*5730 = 11460 jaar is de verhouding geworden
4*7,5*1011 =3*1012, na 3*5730 = 17190 jaar is de verhouding 8 * 7,5*1011 = 6*1012
dus de schedel is 17190 jaar oud.
C. Nee, concentraties gaat om procenten en je begint nog steeds met 100% en gaat daar
van uit rekenen.
Einde