Page 1
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
1
บทท 20 ฟสกส นวเคลยร
ทบทวนเรองอนภาคมลฐานของอะตอม ในปจจบนนเปนททราบกนแลววา อะตอมประกอบไปดวยอนภาคทส าคญสามชนดไดแก อเลกตรอน โปรตอน และนวตรอน อนภาคทงสามชนดนเรยกวาอนภาคมลฐานของอะตอม ซงมคณสมบตดงแสดงในตารางตอไปน
อนภาค ประจ ( C ) ตวแทน มวล (กรม) มวล (a.m.u) โปรตอน (p) อเลกตรอน (e) นวตรอน (n)
+1.6 x 10–19
–1.6 x 10–19 0
+1 –1 0
1.672 x 10–24 9.108 x 10–28 1.674 x 10–24
1.007285 0.000549 1.008665
หมายเหต : 1 a.m.u = 1.66 x 10–24 กรม สญลกษณของธาตทเขยนโดยแสดงรายละเอยดเกยวกบจ านวนอนภาคมลฐานของอะตอม เรยกวาสญลกษณนวเคลยร รปแบบการเขยนเปนดงน เลขมวล (A) = จ านวนโปรตอน + นวตรอน = จ านวนนวคลออน XA
Z
เลขอะตอม (Z) = จ านวนโปรตอน
เลขอะตอม ( Z ) คอจ านวนโปรตอนทมในนวเคลยส และหากเปนอะตอมปกตจะเปนกลางทางไฟฟา ( ประจไฟฟารวมเปนศนย ) จ านวนโปรตอนจะเทากบจ านวนอเลกตรอน ดงนนเลขอะตอมจะเทากบจ านวนอเลกตรอนดวย เลขมวล ( A ) คอมวลรวมของอะตอม ปกตแลวอเลกตรอนจะมมวลนอยมากเมอเทยบกบมวลโปรตอนและนวตรอน ดงนนมวลรวมของอะตอมจงเปนมวลของโปรตอนรวมกบมวลของนวตรอนนนเอง และเนองจากโปรตอนกบนวตรอนแตละตวจะมมวลเทากบ 1 มวลอะตอมรวมแลวจงเทากบจ านวนโปรตอนรวมกบจ านวนนวตรอน นนคอเลขมวลจะเทากบจ านวนโปรตอน + จ านวนนวตรอน นนเอง
Page 2
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
2
ขอควรทราบเกยวกบสญลกษณนวเคลยร 1. เลขอะตอม = จ านวนโปรตอน = ล าดบของธาตในตารางธาต
@ ถารจ านวนโปรตอน จะรวาเปนธาตล าดบทเทาไรในตารางธาต และเปนธาตอะไร @ อะตอมของธาตชนดเดยวกนจะมจ านวนโปรตอนเทากน
@ ถาจ านวนโปรตอนของอะตอมเปลยนไปชนดและสมบตของอะตอมจะเปลยนไป 2. อะตอมปกต จ านวน p = จ านวน e จะท าใหประจไฟฟารวม = 0 (เปนกลางทางไฟฟา)
หากอะตอมปกตรบอเลกตรอนเพมเขา 1 ตว ประจรวม = –1 เขยนสญลกษณเปน -1XAZ
หากรบอเลกตรอนเพมเขา 2 ตว ประจรวม = –2 เขยนสญลกษณเปน -2XAZ
หากเสยอเลกตรอนออกไป 1 ตว ประจรวม = +1 เขยนสญลกษณเปน 1XAZ
หากเสยอเลกตรอนออกไป 2 ตว ประจรวม = +2 เขยนสญลกษณเปน 2XAZ
3. จากสญลกษณนวเคลยร เลขมวล (A)
เลขอะตอม (Z) จะไดวา จ านวนโปรตอน ( p ) = A จ านวนนวตรอน ( n ) = A – Z จ านวนอเลกตรอน ( e ) = A – K เมอ A คอเลขมวล Z คอเลขอะตอม K คอเลขบอกประจไฟฟา
ฝกท า จงหาจ านวนโปรตอน นวตรอน และ อเลกตรอน จากสญลกษณของอะตอมตอไปน 1. Ar40
18 ตอบ p = …….. n = ……..…. e = ………. 2. K39
19 ตอบ p = …….. n = ……..…. e = ………. 3. U235
92 ตอบ p = …….. n = ……..…. e = ……….
เฉลย 1. Ar4018 ตอบ p = 18 ; n = 40 – 18 = 22 ; e = 18 – 0 = 18
2. K3919 ตอบ p = 19 ; n = 39 – 19 = 20 ; e = 19 – 0 = 19
3. U23592 ตอบ p = 92 ; n = 235 – 92 = 143 ; e = 92 – 0 = 92
1He42
บอกประจ (K)
Page 3
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
3
ฝกท า จงหาจ านวนโปรตอน นวตรอน และ อเลกตรอน จากสญลกษณของอะตอมตอไปน 1. 3P31
15 ตอบ P = …….. N = …….. e = ………. 2. 1Cl35
17 ตอบ P = …….. N = …….. e = ……….
3. 2Be94 ตอบ P = …….. N = …….. e = ……….
เฉลย 1. 3P3115 ตอบ p = 15 ; n = 31 – 15 = 16 ; e = 15 – (–3) = 18
2. 1Cl3517 ตอบ p = 17 ; n = 35 – 17 = 18 ; e = 17 – (–1) = 18
3. 2Be94 ตอบ p = 4 ; n = 9 – 4 = 5 ; e = 4 – (+2) = 2
1(แนว มช) อะตอมของธาต Pt19678 และ Au197
79 จะมจ านวนอะไรเทากน 1. นวคลออน 2. นวตรอน 3. โปรตอน 4. อเลกตรอน
20.1 กมมนตภาพรงส
กมมนตภาพรงสเปนปรากฏการณทนวเคลยส ของโอโซโทปทไมเสถยร เกดการปรบตวเพอใหม เสถยรภาพ โดยการปลอยอนภาคบางชนดหรอ พลงงานออกมาในรปของรงส ธาตทมสมบตใน
การแผรงสไดเองนเรยกวาธาตกมมนตรงส
รงสทคายออกมาจากธาตกมมนตรงส เมอน าไปแยกในสนามแมเหลกจะแยกได 3 ชนดคอ 1. รงสแอลฟา (Alpha particte , ) เปนนวเคลยสของอะตอมของธาต ฮเลยม มมวลเทากบ 4 และมประจไฟฟา +2 เขยนสญลกษณจงได He4
2 มพลงงาน 4 –10 MeV เนองจากรงสแอลฟามมวลมาก เมอเคลอนไปชนอนภาคตวกลางใดๆ จะท าใหอนภาคตวกลางแตกตวไดด แตตวรงสแอลฟาจะสญเสยพลงงานไปมากจงท าใหอ านาจในการทะลทะลวงไปขางหนาต า ( เคลอนได 3 – 5 เซนตเมตร ในอากาศ )
เนองจากรงสแอลฟามองคประกอบเปนอนภาค จงอาจเรยกเปนอนภาคแอลฟากได
Page 4
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
4
2. รงสบตา ( Beta paticle , ) เปนอเลกตรอนทมพลงงานสงในชวงประมาณ 0.025 – 3.5 MeV เขยนเปนสญลกษณจะ
ได e01- เนองจากรงสบตามมวลนอย เมอเคลอนไปชนอนภาคตวกลางใดๆ จะท าใหอนภาค
ตวกลางแตกตวไดนอย สญเสยพลงงานไมมากจงท าใหอ านาจในการทะลทะลวงไปขางหนาสงกวารงสแอลฟา ( เคลอนได 1 – 3 เมตร ในอากาศ ) นอกจากนรงสบตายงเบยงเบนในสนามแมเหลกไดมากกวารงสแอลฟา เพราะอตราเรวของการเคลอนทสงกวาแอลฟา
รงสบตาเกดจากการแตกตวของนวตรอนในนวเคลยส ซงเมอนวตรอนแตกตวจะไดโปรตอน 1 ตวและอเลกตรอน 1 ตว อเลกตรอนนจะหลดออกมาจากนวเคลยสแลวเกดเปนรงสบตา สวนโปรตอนจะยงคงอยในนวเคลยส ดวยเหตนในนวเคลยสจะมโปรตอนเพม 1 ตวเสมอเมอมการคายรงสบตา อกประการหนงอเลกตรอนในคายออกมานนมมวลนอยมาก ดงนนการคายรงสบตาจงไมท าใหมวลของนวเคลยสเปลยนแปลง 3. รงสแกมมา ( Gamma Rays , ) เปนคลนแมเหลกไฟฟาชนดหนง จงเปนกลางทางไฟฟา ( ไมมประจ ) เกดจากการเปลยนแปลงระดบพลงงานของนวเคลยส เพราะนวเคลยสทเกดใหมในกมมนตภาพรงสนน จะอยในภาวะถกกระตน ( Excited Stated ) มพลงงานสงมาก ซงจะตองมการคายพลงงานออกมาบางสวน พลงงานทคายออกมานนจะเปนคลนแมเหลกไฟฟา ในระดบของรงสแกมมานนเอง เนองจากรงสแกมมามพลงงานสงมาก ( 0.04 – 3.2 MeV ) และท าใหเกดการแตกตวเปน ไอออนของตวกลางทผานนอยมาก ดงนนรงสแกมมาจงมอ านาจในการทะลผานสงมาก
ฝกท ำ. รงสแอลฟา มมวล = ……….. มประจ = ............. เนองจากมมวลมาก ท าใหตวกลางแตกตวได.......... เสยพลงงาน........... ทะลทลวงได....... เฉลย 4 , +2 , มาก , มาก , นอย
ฝกท ำ. รงสบตา มมวล = ……….. มประจ = ............. เนองจากมมวลนอย ท าใหตวกลางแตกตวได......... เสยพลงงาน......... ทะลทลวงได....... เฉลย 0 , –1 , นอย , นอย , มาก
2. รงสบตาคออเลกตรอนทหลดออกมาจากนวเคลยส เกดจากการสลายตวของขอใดตอไปน 1. โปรตอน 2. นวตรอน 3. อเลกตรอน 4. นวเคลยส
Page 5
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
5
3. เมอนวเคลยสคายรงสบตาออกมาแลวนวเคลยสจะเกดการเปลยนแปลงชนดของธาต เพราะเหตในขอใด 1. จ านวนโปรตอนในนวเคลยสลดลง 1 ตว 2. จ านวนโปรตอนในนวเคลยสเพมขน 1 ตว 3. จ านวนนวตรอนในนวเคลยสลดลง 1 ตว 4. จ านวนอเลกตรอนในนวเคลยสลดลง 1 ตว 4. เหตใดเมอนวเคลยสคายรงสบตาออกมาแลว มวลของนวเคลยสจะยงคงมคาเทาเดม 1. เพราะจ านวนโปรตอนในนวเคลยสมเทาเดม 2. เพราะจ านวนนวตรอนในนวเคลยสมเทาเดม 3. เพราะรงสบตาทคายออกมานน คออเลกตรอนซงมมวลนอยมาก 4. เพราะนวตรอนทสลายไปนนมมวลนอยมาก 5. รงสแคโทดตางกบรงสบตา คอ 1. รงสแคโทดมคา me คงท 2. รงสแคโทดสามารถควบคมดวยสนามแมเหลกไฟฟาพรอมๆ กนได 3. รงสบตามความเรวไมคงท 4. รงสบตาเกดขนเองตามธรรมชาต
6. กระบวนการทเกดขนในนวเคลยส ซงมลกษณะคลายกบการปลอยแสงของอะตอมทอยใน
สถานะกระตนคอกระบวนการใด
1. การแผรงสแกมมา 2. การปลอยอนภาคบตา 3. การปลอยอนภาคแอลฟา 4. การปลอยอนภาคนวตรอน
Page 6
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
6
ฝกท ำ. รงสทคายออกมาจากนวเคลยสของธาตกมมนตรงสไดแก แอลฟา , บตา , แกมมา 1. จงเรยงล าดบรงส จากมวลมากไปนอย ................................................ ........ ........ ......... 2. จงเรยงล าดบจากความสามารถท าใหตวกลางแตกตวจากมากไปนอย........ ........ ........ ..... 3. จงเรยงล าดบอตราการสญเสยพลงงานจากมากไปนอย........ ........ ........ ........ ........ ......... 4. จงเรยงล าดบอ านาจในการทะลทะลวงจากมากไปนอย........ ........ ........ ........ ........ ........ 5. จงเรยงล าดบพลงงานรงสจากมากไปนอย........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .
เฉลย 1. แอลฟา , บตา , แกมมา 2. แอลฟา , บตา , แกมมา 3. แอลฟา , บตา , แกมมา 4. แกมมา , บตา , แอลฟา 5. แอลฟา , บตา , แกมมา
7. การแผรงสชนดใดทมไดมแหลงก าเนดจากนวเคลยส 1. แอลฟา 2. บตา 3. แกมมา 4. รงสเอกซ
8. รงสตอไปน รงสใดมประจไฟฟา ก. รงสเอกซ ข. รงสแอลฟา ค. รงสแกมมา ง. รงสบตา จ. รงสแคโทด ค าตอบทถกตองคอ 1. ขอ ก , ข , ค 2. ขอ ข , ค , ง 3. ขอ ค , ง , จ 4. ขอ ข , ง , จ
9(แนว มช) ถาใหรงสบตา แกมมา และแอลฟา เคลอนทอยในน า และรงสบตาทงสามชนด มพลงงานเทากน เราจะพบวารงสบตาเคลอนทไดระยะทาง 1. สนทสด 2. ไกลทสด 3. ไกลกวาแกมมาแตใกลกวาแอลฟา 4. ไกลกวาแอลฟาแตใกลกวาแกมมา
10. อนภาคแอลฟามพลงงานโดยเฉลยสงกวาอนภาคบตา และรงสแกมมาแตเหตใดจงมอ านาจ ในการทะลทะลวงไดนอยกวา 1. อนภาคสญเสยพลงงานเรว 2. อนภาคแอลฟามมวลมาก 3. อนภาคแอลฟามประจมาก 4. อนภาคแอลฟามขนาดโต
11. รงสทเบยงเบนในสนามแมเหลกไดมากทสดคอ 1. แอลฟา 2. บตา 3. แกมมา 4. รงสเอกซ
Page 7
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
7
20.2 การเปลยนสภาพนวเคลยส
20.2.1 กำรคนพบนวตรอน W.Bothe และ H.Becker นก เคมชาวเยอรมน ไดท าการทดลองใช อนภาคแอลฟายงแผนโลหะแบรลเลยม ปรากฏวาเกดรงสซงไมมประจ มอ า- นาจทะลทะลวงไดด เมอรงสนชนกบ โมเลกลของพาราฟนจะไดโปรตอนออกมา ตอมาในป พ.ศ. 2475 Jame Chadwich ไดเสนอวารงสนตองประกอบดวยอนภาคและใหชอวานวตรอน และไดท าการพสจนไดวานวตรอนไมมประจ และค านวณมวลนวตรอนไดคาใกลเคยงกบมวลของโปรตอน
20.2.2 สมกำรนวเคลยร กอนทจะศกษาถงเรองตอไป นกเรยนควรท าความรจกสญลกษณบางอยางตอไปนด รงสแอลฟา = = He 4
2 = = e0 1
= โปรตรอน = p = H 11
นวตรอน = n = n10 โพซตรอน = e+ = e 0
1 ดวเทอรอน = H 2
1 ตรตรอน = H 31
การแตกตวคายรงสของนวเคลยสกมมนตรงสนน เราสามารถเขยนแสดงเปนสมการได สมการแสดงการแตกตวดงกลาวเรยกสมการนวเคลยร หลกในการเขยนสมการนวเคลยร 1. ตองใหผลรวมเลขมวลกอนปฏกรยา และผลรวมเลขมวลหลงปฏกรยามคาเทากน 2. ตองใหผลรวมเลขอะตอมกอนปฏกรยา และผลรวมเลขอะตอมหลงปฏกรยาเทากน
ตวอยาง ก าหนด U23892 สลายตวใหรงสแอลฟาออกมา จงเขยนสมการแสดงการแตกตวน
วธท า สมการเบองตนอยางงาย คอ นวเคลยสเรมตน นวเคลยสเกดใหม + รงสทคาย U238
92 + He 42
Page 8
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
8
1. เนองจาก ผลรวมเลขมวลกอนปฏกรยา = ผลรวมเลขมวลหลงปฏกรยา จะได 238 = เลขมวลใน + 4 234 = เลขมวลใน
2. เนองจาก ผลรวมเลขอะตอมกอนปฏกรยา = ผลรวมเลขอะตอมหลงปฏกรยา จะได 92 = เลขอะตอมใน + 2 90 = เลขอะตอมใน
เมอดจากตารางธาตธาตทมเลขอะตอม 90 คอธาตล าดบท 90 ในตารางธาตคอ Th ดงนนนวเคลยสใน จงเปน Th 234
90 และสมการการแตกตวนคอ
U23892 Th 234
90 + He 42
ตวอยาง ก าหนด Rn 22286 สลายตวใหรงสแอลฟาออกมา จงเขยนสมการแสดงการแตกตว
วธท า สมการเบองตนอยางงาย นวเคลยสเรมตน นวเคลยสเกดใหม + รงสทคาย Rn 222
86 + He 42
1. เนองจาก ผลรวมเลขมวลกอนปฏกรยา = ผลรวมเลขมวลหลงปฏกรยา จะได 222 = เลขมวลใน + 4 218 = เลขมวลใน
2. เนองจาก ผลรวมเลขอะตอมกอนปฏกรยา = ผลรวมเลขอะตอมหลงปฏกรยา จะได 86 = เลขอะตอมใน + 2 84 = เลขอะตอมใน
เมอดจากตารางธาตธาตทมเลขอะตอม 84 คอธาตล าดบท 84 ในตารางธาตคอธาต Po ดงนนนวเคลยสใน จงเปน Po 218
84 และสมการการแตกตวนคอ
Rn 22286 Po 218
84 + He 42
Page 9
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
9
ตวอยาง ก าหนด Bi 21083 สลายตวใหรงสบตาออกมา จงเขยนสมการแสดงการแตกตวน
วธท า สมการเบองตนอยางงาย นวเคลยสเรมตน นวเคลยสเกดใหม + รงสทคาย Bi 210
83 + e 0 1
1. เนองจาก ผลรวมเลขมวลกอนปฏกรยา = ผลรวมเลขมวลหลงปฏกรยา จะได 210 = เลขมวลใน + 0 210 = เลขมวลใน
2. เนองจาก ผลรวมเลขอะตอมกอนปฏกรยา = ผลรวมเลขอะตอมหลงปฏกรยา จะได 83 = เลขอะตอมใน + ( –1) 84 = เลขอะตอมใน
เมอดจากตารางธาตธาตทมเลขอะตอม 84 คอธาตล าดบท 84 ในตารางธาตคอธาต Po ดงนนนวเคลยสใน จงเปน Po 210
84 และสมการการแตกตวนคอ
Bi 21083 Po 210
84 + e 0 1
ตวอยาง ก าหนด Th 23490 สลายตวใหรงสบตา และแกมมา ออกมา จงเขยนสมการแสดง
การแตกตวน วธท า สมการเบองตนอยางงาย นวเคลยสเรมตน นวเคลยสเกดใหม + รงสทคาย
Th 23490 + e 0
1 +
1. เนองจาก ผลรวมเลขมวลกอนปฏกรยา = ผลรวมเลขมวลหลงปฏกรยา จะได 234 = เลขมวลใน + 0 234 = เลขมวลใน
2. เนองจาก ผลรวมเลขอะตอมกอนปฏกรยา = ผลรวมเลขอะตอมหลงปฏกรยา จะได 90 = เลขอะตอมใน + ( –1) 91 = เลขอะตอมใน
เมอดจากตารางธาตธาตทมเลขอะตอม 91 คอธาตล าดบท 91 ในตารางธาตคอธาต Pa
Page 10
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
10
ดงนนนวเคลยสใน จงเปน Pa 23491 และสมการการแตกตวนคอ
Th 23490 Pa 234
91 + e 0 1 +
12(แนว En) ไอโซโทปกมมนตรงส Na2411 สามารถผลตไดจากปฎกรยา
Al2713 + X Na24
11 + He42
ในสมการนอนภาค X คอ 1. นวตรอน 2. โปรตรอน 3. โพซตรอน 4. อเลกตรอน
13(แนว En) จากปฎกรยาตอไปน Au19779 + H2
1 X + He42
นวเคลยส X จะมจ านวนโปรตรอนและนวตรอนอยางไร 1. โปรตอน 78 ตว นวตรอน 117 ตว 2. โปรตอน 78 ตว นวตรอน 195 ตว
3. โปรตอน 117 ตว นวตรอน 195 ตว 4. โปรตอน 195 ตว นวตรอน 78 ตว
14(แนว En) เมอ Bi21483 สลายใหรงสบตาลบ นวเคลยสของธาตใหมมเลขมวลเทาใด
1. 210 2. 212 3. 214 4. 216
15(แนว มช) นวเคลยส Rn 22286 สลายตวไปเปนนวเคลยส Po 218
84 จะใหรงสหรออนภาค ชนดใดออกมา 1. แกมมา 2. บตา 3. นวตรอน 4. แอลฟา 16. อนภาคโปรตอนวงชนนวเคลยสของ B11
5 ท าใหเกดนวเคลยสตวใหมคอ C116 กบอนภาค
อกตวหนงอนภาคตวนนคอ 1. โปรตอน 2. นวตรอน 3. อเลกตรอน 4. แกมมา
Page 11
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
11
17(แนว En) อนกรมการสลายตวของ U23892 จะมการสลายให 2 , 2 และ 2 จะท าให
ไดนวเคลยสใหมซงมจ านวนนวตรอนเทากบขอใดตอไปน 1. 138 2. 140 3. 142 4. 144
18(แนว En) นวเคลยส 82210
Pb สลายตวสไอโซโทปเสถยร ตามล าดบดงน
Pb 21082
, β X β Y
, α Z
จ านวนนวตรอนในไอโซโทปเสถยร Z เปนเทาไร
19(แนว En) จากการสลายตวของ Ra 22688 ตามแผน
ภาพขางลางน A ควรจะเปนอะตอมของขอใด 1. Po 214
84 2. At 21885
3. Ti 21881 4. Bi 214
83
20(แนว En) จากรปเปนแผนภาพแสดงบางสวนของอนกรมการสลายของนวเคลยสธาตหนก
ในทนนวเคลยส ก. สลายเปนนวเคลยส ข. และ นวเคลยส ข. สลายเปนนวเคลยส ค. ในระ หวางการสลายตวจากนวเคลยส กขค จะปลอยอนภาคเรยงล าดบไดดงน
1. อนภาคแอลฟา และอนภาคบตาบวก 2. อนภาคบตาลบ และอนภาคแอลฟา
3. อนภาคบตาบวก และ อนภาคแอลฟา 4. อนภาคแอลฟา และอนภาคบตาลบ
89 90 91 92 93 Z
ก
ข ค
A 238 236 234 232
Page 12
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
12
21(แนว มช) จากภาพอนกรมการสลายตวของ 238U ดงรปดานลาง ถา 222Rn สลายตวได 210Pb จะมอนภาคแอลฟาและ บตาถกปลอยออกมาเทาใด
1. มอนภาคบตา 3 ตว และ อนภาคแอลฟา 3 ตว
2. มอนภาคบตา 3 ตว และ อนภาคแอลฟา 4 ตว
3. มอนภาคบตา 4 ตว และ อนภาคแอลฟา 3 ตว
4. มอนภาคบตา 4 ตว และ อนภาคแอลฟา 4 ตว
22. จงหาจ านวนอนภาคแอลฟา ( He 42 ) และอนภาคบตา ( e0
1 ) จากอนกรมการสลายตวของ
นวเคลยสตอไปน Th23290 Pb208
82 1. 4 , 6 2. 6 , 4 3. 4 , 7 4. 7 , 4 23. จงหาจ านวนอนภาคแอลฟา ( He 4
2 ) และอนภาคบตา ( e0 1 ) จากอนกรมการสลายตวของ
นวเคลยสตอไปน Np23793 Bi209
83 1. 4 , 6 2. 6 , 4 3. 4 , 7 4. 7 , 4
Page 13
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
13
20.3 การสลายของนวเคลยสกมมนตรงส
เมอนวเคลยสของธาตกมมนตรงสสลายตวไป ปรมาณทเหลออยยอมมคาลดลง เราสามารถหาปรมาณทเหลอได โดยอาศยสมการตอไปน
N = No Tt
2
หรอ N = No t e
m = mo Tt
2
หรอ m = mo t e
A = Ao Tt
2
หรอ A = Ao t e
เมอ No คอจ านวนนวเคลยสของธาตกมมนตรงสเรมแรกทพจารณา ( t = 0 ) N คอจ านวนนวเคลยสทเหลออยเมอเวลาผานไป t Ao คอกมมนตภาพขณะเรมตน ( t = 0 )
A คอกมมนตภาพเมอเวลา t ใดๆ นบจากเรมตน mo คอมวลขณะเรมตน ( t = 0 ) m คอมวลเวลาผานไป t
e = 2.7182818 T คอครงชวต และครงชวตอาจาหาคาไดจากสมการ T =
λIn2 =
λ0.693
เมอ = คาคงตวการสลาย
24. ธาตกมมนตรงสชนดหนงมเวลาครงชวต 10 วน ถาเกบธาตนนจ านวน 24 x 1018 อะตอม ไว 30 วน จะเหลอธาตนนกอะตอม 1. 1.5 x 1017 2. 3 x 1017 3. 1.5 x 1018 4. 3 x 1018
Page 14
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
14
25(แนว En) สารกมมนตรงสโคบอลต-60 สลายตวใหรงสบตาและรงสแกมมา โดยมครงชวต 5 ป เมอเวลาผานไป 15 ป จะเหลอจ านวนอะตอมสารนอยกเปอรเซนต 1. 6.25 % 2. 12.5 % 3. 18.75 % 4. 25 % 26. มธาตไอโอดน-131 ซงมครงชวต 8 วน อยจ านวน 1 กรม จะใชเวลานานเทาใด จงจะ
เหลอธาตดงกลาวเพยง 0.125 กรม 1. 16 วน 2. 24 วน 3. 32 วน 4. 64 วน
27(แนว มช) สารกมมนตรงสชนดหนงขณะเรมตน ( t = 0) มกมมนตภาพ 10000 เบคเคอรอล มครงชวต 6 วน อยากทราบวาเวลาผานไปเทาใดกมมนตภาพของสารนจะลดลงเหลอ 1250 เบคเคอรอล 1. 12 วน 2. 18 วน 3. 21 วน 4. 24 วน
Page 15
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
15
28. เศษไมโบราณเมอน าไปวดกมมนตภาพจะได 12.5 ตอนาท ของ C-14 แตไมชนดเดยวกน ซงมชวตและอบแหงแลวเปนปรมาณเทากนวดได 100 ตอนาท อยากทราบวา เศษไม โบราณไดตายมากปแลว ก าหนดเวลาครงชวตของ C-14 เทากบ 5600 ป
29(แนว En) สารกมมนตรงสชนหนง มกมมนตภาพ 32 x 1011 เบคเคลเรล 5 ชวโมง ตอมากมมนตภาพลดลงเหลอ 1.0 x 1011 เบคเคอเรล สารนมเวลาครงชวตกชวโมง 30(แนว มช) ไอโซโทปกมมนตรงสชนดหนงมคาครงชวต 30 นาท อยากทราบวาจะตองใช เวลากนาท จงจะมปรมาณลดลงเหลอเพยง 10
1 ของปรมาณเมอตอนเรมตน
Page 16
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
16
31(แนว Pat2) ธาตกมมนตรงสชนดหนงมคากมมนตภาพเรมตนเทากบ Ao เมอเวลาผานไป ครงหนงของครงชวต จะมคากมมนตภาพเหลออยเทาใด
1. 4oA 2.
2oA 3. 4
oA 3 4. 8oA 7
32(แนว En) ไอโอดน-131 มคาคงตวของการสลายเทากบ 0.087 ตอวน ถามไอโอดน-131 อย 100 กรม ตอนเรมตน เมอเวลาผานไป 16 วน จะมไอโอดน-131 เหลออยกกรม
33(แนว มช) คาคงตวของการสลายของธาตกมมนตรงสซงเรมตนมจ านวนอะตอม 16 x 1018 อะตอม เมอเวลาผานไป 60 วน จะเหลอ 2 x 1018 อะตอม คอขอใด 1. 0.069 /วน 2. 0.035 /วน 3. 0.023 /วน 4. 0.017 /วน
Page 17
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
17
คากมมนตภาพ( A ) คออตราการสลายตว ณ เวลาหนง นนคอ A = d t
Nd
คากมมนตภาพ มหนวยเปนนวเคลยสตอวนาท เรยกเปนเบคเคอรอล ( Bq ) หรออาจใช หนวยเปน คร ( Ci ) โดยท 1 Ci มคาเทากบ 3 x 1010 Bq ( นวเคลยส/วนาท )
เราอาจหาคากมมนตภาพ (A) ไดจากสมการ A = N เมอ A คอกมมนตภาพ (นวเคลยสตอวนาท , Bq) คอคาคงตวการสลาย ( วนาท–1 ) N คอจ านวนนวเคลยส ณ. เวลานน ๆ (นวเคลยส)
34(แนว En) คาคงทของการสลายตวของธาตทอเรยม-232 เทากบ 1.6 x 10–18 ตอวนาท ธาตทอเรยมจ านวน 464 กรม จะสลายตวกลานอะตอมตอวนาท
( NA = 6 x 1023 อะตอมตอโมล )
35(แนว En) ถาธาต X มจ านวนอะตอมเปน 6 เทาของธาต Y แตมกมมนตภาพเปน 3 เ ท า ของธาต Y ครงชวตของธาต X จะเปนกเทาของธาต Y 1. 6
1 เทา 2. 32 เทา 3. 2
3 เทา 4. 2 เทา
Page 18
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
18
36(แนว En) ในการทดลองทอดลกเตาเพอเปรยบเทยบกบการสลายตวของนวเคลยส กมมนตรงส นกเรยนคนหนงใชลกเตา 6 หนา จ านวน 300 ลก โดยแตมสไวหนงหนา ทกลกและหยบลกทขนหนาสออกทกครงททอด จงประมาณวาหลงจากการทอดลกเตาครง ท 3 เมอหยบลกทขนหนาสออกแลวนาจะเหลอลกเตากลก 1. 173 ลก 2. 208 ลก 3. 220 ลก 4. 250 ลก 37(แนว En) ในการทดลองอปมาอปมยการทดลองลกเตา การสลายตวของธาตกมมนตรงส
โดยการโยนลกเตาแลวคดหนาทแตมสออกไป ถาลกเตาม 6 หนา มหนาทแตมส 2 หนา และมจ านวน 180 ลก จงหาวาถาท าการโยนลกเตาทงหมด 2 ครง โดยสถตจะคดลกเตาออกกลก
1. 10 ลก 2. 20 ลก 3. 80 ลก 4. 100 ลก
38(แนว Pat2) ลกเตา 6 หนา แตละหนาทหมายเลข 1 ถง 6 เขยนไว เรมตน โยนลกเ ต า น จ านวน 100 ลก พรอมกน และคดลกทออกเลข 1 ออกไป แลวน าลกเตาท เหลอมาโยน ใหมและคดออกโดยใชเกณฑเดม คาครงชวตของลกเตามคาเทาใด 1. 5 ln2 2. 6 ln2 3. 52ln 4. 62ln
Page 19
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
19
39(แนว En) ลกเตา 16 หนา แตมสไวทหนาหนง จ านวน 800 ลก น ามาทอดและคดลกท หงายหนาแตมสออก ตองทอดกครงจงจะเหลอลกเตา 400 ลก 1. 8 ครง 2. 9 ครง 3. 10 ครง 4. 11 ครง
20.4 เสถยรภาพของนวเคลยส
20.4.1 แรงนวเคลยร ปกตแลวนวเคลยสของอะตอมจะมขนาดเลกมาก ถาให R เปนรศมของนวเคลยสทมเลขมวลเปน A แลว จะไดวา
R = 31
A or เมอ ro มคาประมาณ 1.2 x 10 –15 ถง 1.5 x 10–15 เมตร ( ยงไมทราบคาทแนนอน ) ดวยเหตทนวเคลยสมขนาดเลกมาก จงท าใหแรงผลกไฟฟาระหวางโปรตอนกนโปรตอนในนวเคลยสมคาสงมาก นอกจากนนแรงนยงมคามากกวาแรงดงดดระหวางมวลเปนอนมากดวย ดงนนการทนวคลออนสามารถยดกนอยในนวเคลยสไดจะตองมแรงอกประเภทหนงคอยยดเหนยวนวคลออนเหลานนเอาไวดวยกน แรงยดเหนยว นเรยกวาแรงนวเคลยร ลกษณะของแรงนวเคลยร คอ 1. เปนแรงดงดดระยะสน 2. ไมเกยวกบชนดของประจ 3. มคามากกวาแรงผลกระหวางประจไฟฟา
40. รศมของนวเคลยส Zn6430 มขนาดเทากบกเมตร ก ำหนด ro = 1.2 x 10 –15 เมตร
1. 1.2 x 10–15 2. 4.8 x10–15 3. 3.6 x 10–14 4. 7.7 x 10–14
Page 20
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
20
41. ธาตไอโซโทปของ Ra22488 จะมรศมเปนกเทาของธาตไอโซโทปของ Na28
11 1. 2 เทา 2. 3 เทา 3. 4 เทา 4. 5 เทา
20.4.2 พลงงำนยดเหนยว พลงงานยดเหนยว ( binding energy ) คอพลงงานทใหเขาไปแกนวเคลยส เพอใหนว-คลออนแยกออกจากกน เราสามารถหาคาพลงงานยดเหนยวไดจาก B. E = m C2 เมอ B.E. คอพลงงานยดเหนยว ในหนวย จล m คอมวลพรอง = มวลรวมของทกนวคลออน – มวลนวเคลยส ( กโลกรม ) C = 3 x 108 เมตร/วนาท ( คอความเรวแสง ) หรอ B.E = 931 m
เมอ B.E. คอพลงงานยดเหนยว ในหนวย เมกะอเลกตรอนโวลต ( MeV ) m คอมวลพรอง = มวลรวมของทกนวคลออน – มวลนวเคลยส ( หนวย u ) 931 คอพลงงานของมวล 1 u หมายเหต ; มวล 1 u = 1.66 x 10–27 กโลกรม พลงงาน 1 MeV = 1.6 x 10–13 จล
42. ก าหนด มวลของโปรตรอน 1 ตว = 1.007825 u มวลของนวตรอน 1 ตว = 1.008665 u เมอโปรตอนกบนวตรอนกนรวมอยในนวเคลยสของดวเทอรอนจะมมวลรวมเทากบ
2.013553 จงหาพลงงานยดเหนยวทงหมด 1. 1.11 MeV 2. 2.22 MeV 3. 4.44 MeV 4. 8.88 MeV
Page 21
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
21
43. จากขอทผานมา จงหาพลงงานยดเหนยวตอนวคลออน 1. 1.11 MeV 2. 2.22 MeV 3. 4.44 MeV 4. 8.88 MeV
44(แนว มช) นวเคลยส Ne20
10 มมวล 19.992434 จะมพลงงานยดเหนยวตอนวคลออนก MeV ใหมวลนวตรอน 1 ตว = 1.008665 u มวลโปรตรอน 1 ตว = 1.007825 u 1. 160.652 2. 16.065 3. 8.028 4. 5.335
20.5 ปฏกรยานวเคลยร
ปฏกรยานวเคลยร คอกระบวนการทนวเคลยสเกดการเปลยนแปลงองคประกอบ หรอ ระดบพลงงาน เชนการสลายตวของยเรเนยม-238 ไปเปนทอเรยม-234 และรงสแอลฟา เปนตน ส าหรบการชนกนระหวางนวเคลยสกบนวเคลยส หรอระหวางนวเคลยสกบอนภาคนน อาจเขยนปฏกรยานวเคลยรไดเปน X + a Y + b หรอเขยนอกแบบเปน X (a , b) Y อานวาปฏกรยา a , b ของ X เมอ X คอนวเคลยสทใชเปนเปา a คออนภาคทใชยงเขาไปชนเปา Y คอนวเคลยสของธาตใหม b คออนภาคทปลดปลอยออกมาหลงชน
เชน N147 + He4
2 O178 + H1
1
อาจเขยนเปน N147 , p O17
8 อานวาปฏกรยาแอลฟาโปรตรอนของ N147
เปา ตวชนเปา ตวเกดใหม ตวทคายหลงชน
Page 22
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
22
ฝกท ำ. พจารณาสมการนวเคลยรดงน Al27
13 + He42 Si30
14 + H11
ก. ปฏกรยานเขยนแบบยอไดอยางไร ข. ปฏกรยานมชอเรยกวาอยางไร เฉลย ก. Al27
13 ( , p ) Si3014 ข. ปฏกรยาแอลฟาโปรตรอนของอลมเนยม
ฝกท ำ. จงเขยนสมการปฏกรยานวเคลยรตอไปน ก. Li7
3 ( , n) B105 ข. Be9
4 (p , ) Li63
เฉลย ก. 73 Li + 42 He 10
5 B + 10 n ข. 94 Be + 11 H 63 Li + 4
2 He
ฝกท ำ. จงเขยนสมการปฏกรยานวเคลยรตอไปน ก. Na23
11 (d , p) Na2411 ข. Al27
13 ( n , ) Al2813
เฉลย ก. 2311 Na + 2
1 H 2411 Na + 11 H ข. 27
13 Al + 10 n 2813 Al +
45(แนว En) ปฏกรยานวเคลยร Al2713 ( , Y ) Si30
14 ถามวา Y คออนภาคอะไร 1. ดวเทอรอน 2. อนภาคแอลฟา 3. โปรตอน 4. ทรทอน
การหาพลงงานเกยวกบปฏกรยานวเคลยร สามารถหาไดจากสมการตอไปน E = 931 m เมอ E คอพลงงาน ในหนวยเมกะอเลกตรอนโวลต ( MeV) m = mหลงปฏกรยา – m กอนปฏกรยา ( หนวย u ) 931 คอพลงงานของมวล 1 u หรอ E = BEกอน – BEหลง BEกอน คอพลงงานยดเหนยวของทกนวเคลยสกอนปฏกรยารวมกน
BEหลง คอพลงงานยดเหนยวของทกนวเคลยสหลงปฏกรยารวมกน หมายเหต ; ถา E มคาเปนบวก แสดงวาเปนพลงงานทดดเขาไป ถา E มคาเปนลบ แสดงวาเปนพลงงานทคายออกมา
ในการสลายตวของธาตกมมนตรงส ปฏกรยาทไดเปนปฏกรยาคายพลงงานท งหมด พลงงานทปลอยออกมาจากปฏกรยานวเคลยร เรยกวาพลงงานนวเคลยร (nuclear energy) ซงพลงงานนอาจอยในรปพลงงานจลนของอนภาคหรอในรปคลนแมเหลกไฟฟากได
Page 23
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
23
46(แนว มช) พลงงานนวเคลยรทเกดจากปฏกรยานวเคลยรทก าหนดใหนจะมคาก MeV X + a Y + b
ในทน X มมวล 196.966600 u Y มมวล 194.968008 u a มมวล 2.014012 u b มมวล 4.002604 u และมวล 1.0 u = 931 MeV
47. จงค านวณคาพลงงานนอยทสด ( ในหนวยลานอเลกตรอนโวลต ) ในการแยกเอาอนภาค นวตรอนหนงตวออกจากนวเคลยสของธาต Ca40
20 ก าหนด มวล 40Ca = 39.962589 u มวล 39Ca = 38.970691 u มวล n1
0 = 1.008665 u และ มวล 1 u = 931.5 ลานอเลกตรอนโวลต
48. จากปฏกรยานวเคลยร He42 + Be9
4 C126 + n1
0 ปฏกรยานจะดดหรอคายพลงงานเทาใด ให BE ของ He4
2 , Be94 , C12
6 คอ 28.3 MeV , 58.1 MeV และ 92.1 MeV ตามล าดบ
Page 24
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
24
49. จงหาพลงงานทใชในการแยกนวเคลยส Ne2010 ออกมาเปนแอลฟา 2 อนภาค และ C12
6
1 นวเคลยส ก าหนดใหพลงงานทยดเหนยวตอนวคลออนในนวเคลยสของ Ne2010 , He4
2
และ C126 เปน 8.03 , 7.07 และ 7.68 MeV ตามล าดบ
1. –6.72 MeV 2. 5.94 MeV 3. 6.72 MeV 4. 11.88 MeV
50. การเกดปฏกรยา He42 + He4
2 H11 + Li7
3 ตองใชพลงงาน 17.2 MeV ถาพลงงาน
ยดเหนยวของนวเคลยส Li73 = 39.2 MeV จงหาพลงงานยดเหนยวของนวเคลยส He4
2
ฟชชน คอปฏกรยานวเคลยรทเกดจากนวเคลยสของธาตหนกเกดการแตกตวออกเปน 2 สวนทมขนาดใกลเคยงกนจะท าใหไดนวเคลยสใหม ซงมพลงยดเหนยวตอนวคลออนเพมขน
ตวอยางปฏกรยาทเกดจากการยงนวตรอนเขาไปในนวเคลยสของยเรเนยม ดงสมการ U235
92 + n10 Ba141
56 + Kr9236 + 3 n1
0 + พลงงาน
จะเหนวาผลของปฏกรยานจะไดนวเคลยสใหม 2 ตว ตวหนงมเลขอะตอมอยระหวาง 30 ถง 63 และอกตวอยระหวาง 72 ถง 158 และปฏกรยานยงใหพลงงานออกมาอยางมหาศาล และใหนวตรอนอก 3 ตว ซงถานวตรอนเหลานมพลงงานสงพอ กจะวงเขาชนนวเคลยสของยเรเนยมอะตอมตอๆ ไป กอใหเกดปฏกรยาอยางตอเนองทเรยกวา ปฏกรยาลกโซ เฟรม เปนนกวทยาศาสตรคนแรกทสามารถควบคมอตราการเกดปฏกรยาลกโซใหสม าเสมอได
Page 25
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
25
โดยใชเครองมอทเรยกวาเครองปฏกรณนวเคลยร ซงควบคมอตราการเกดฟงชนโดยการควบคมจ านวนนวตรอนทเกดขน
ฟวชน คอปฏกรยาทเกดจากการรวมตวกนของธาตเบา 2 ธาต แลวยงผลใหเกดธาตซง หนกกวาและมการปลดปลอยพลงงานนวเคลยรออกมาดวย เชน 4 H1
1 He42 + 2 e0
1 + 26 MeV
จะเหนวาปฏกรยานเกดจาก H11 4 ตว รวมกนเปน He4
2 1 ตว แลวมการปลอยอนภาคทมประจบวกและมมวลใกลเคยงกบอเลกตรอน เรยกวาโพชตรอนอก 2 ตว ปฏกรยานมการปลดปลอยพลงงานออกมากมายเชนกน ปฏกรยานเปนปฏกรยาทเกดบนดวงอาทตย หรอบน ดาวฤกษ ทมพลงงานสงทงหลาย ส าหรบบนโลกเราปฏกรยาฟวชนสามารถท าใหเกดขนไดในหองปฏบตการ
H21 + H2
1 H31 + H1
1 + 4 MeV H2
1 + H21 He3
2 + n10 + 3.3 MeV
51. ในการท าปฏกรยาฟวชนโดยใชดวเทอรอน ( 12 H) พบวามปฏกรยาดงน
H21 + H2
1 H31 + H1
1 + 4 MeV
H21 + H3
1 He42 + n1
0 + 17.6 MeV อยากทราบวาถาในน าทะเลมดวเทอเรยมประมาณ 5 x 1018 อะตอม ถาน ามาท าใหเกดฟว- ชนทงหมดจะไดพลงงานกเมกะอเลกตรอนโวลต 1. 1.8 x 1018 2. 3.6 x 1018 3. 1.8 x 1019 4. 3.6 x 1019
Page 26
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
26
ตะลยโจทยท วไป บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
20.1 กมมนตภาพรงส
1. ธาต A มจ านวนอเลกตรอน และนวตรอนเทากบ 13 และ 14 ตามล าดบ ธาต A มเลข อะตอมและเลขมวลเทาไร
1. 14 , 27 2. 13 , 14 3. 13 , 27 4. 27 , 13
2. ธาตกมมนตรงสหมายถงธาตทมสมบตในการแผรงสไดเอง และรงสทแผออกมาจะตองเปน รงสตอไปนเสมอ
1. รงสแอลฟา 2. รงสบตา รงสแกมมา 3. รงสแอลฟา , รงสบตา , รงสแกมมา 4. เปนรงสชนดใดกได
3. การเรยงรงสจากสารกมมนตรงส โดยคณสมบตการทะลทะลวงจากมากไปนอยคอ 1. แอลฟา บตา แกมมา 2. แกมมา บตา แอลฟา 3. บตา แอลฟา แกมมา 4. บตา แกมมา แอลฟา
4. รงสแอลฟามอ านาจในการทะลผานนอยกวารงสชนดอนทออกมาจากธาตกมมนตรงสเพราะ 1. รงสแอลฟามพลงงานนอยกวารงสชนดอน 2. รงสแอลฟามคณสมบตในการท าใหสารทรงสผานแตกตวเปนไอออนไดด 3. รงสแอลฟาไมมประจไฟฟา 4. ถกทงขอ 1. และขอ 2.
5. คณสมบตทส าคญประการหนงของอนภาคแอลฟา กคอ 1. มอ านาจทะลทะลวง 2. มประจเปนลบ 3. ท าใหสารทผานแตกตวเปนไอออน 4. คลายกบรงสเอกซ ( X–ray )
6. อนภาคแอลฟาประกอบดวย 1. 2 โปรตอน 2. 2 โปรตอน กบ 2 อเลกตรอน 3. 2 โปรตอน กบ 2 นวตรอน 4. 4 โปรตอน
Page 27
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
27
20.2 การเปลยนสภาพนวเคลยส 20.2.1 กำรคนพบนวตรอน
20.2.2 สมกำรนวเคลยร
7. X ในสมการนคออะไร He42 + Be9
4 C126 + X
1. นวตรอน 2. โปรตรอน 3. โพซตรอน 4. อเลกตรอน
8. ยเรเนยม -238 ( U23892 ) สลายตวใหอนภาคแอลฟา ซงนวเคลยสทเกดขนสลายตวตอไปให
อนภาคบตา กบแกมมา เลขอะตอมและมวลของนวเคลยสทเกดขนครงหลงสดนคอ 1. Z = 91 และ A = 234 2. Z = 90 และ A = 234 3. Z = 91 และ A = 233 4. Z = 90 และ A = 233
20.3 การสลายของนวเคลยสกมมนตรงส
9. ธาตกมมนตรงสชนดหนงมเวลาครงชวต 5 วน ถาเกบธาตนนจ านวน 64 x 1018 อะตอม ไว 15 วน จะเหลอธาตนนกอะตอม 1. 2 x 1018 2. 4 x 1018 3. 8 x 1018 4. 16 x 1018
10. ธาตกมมนตรงสชนดหนงมเวลาครงชวต 15 วน ถาเกบธาตนนไว 16 x 1019 อะตอม ไว 60 วน จะเหลอธาตนนกอะตอม 1. 1 x 1019 2. 2 x 1019 3. 4 x 1019 4. 6 x 1019
11. ธาตบสมธกมมนตรงสมเวลาครงชวต 5 วน ถามสารนอย 80 กรม หลงจากเกบไว 15 วน จะเหลอบสมธกกรม 1. 2.5 2. 5.0 3. 10.0 4. 20.0
12. ธาตไอโอดน-126 มครงชวต 12 วน นาย ข ไดรบธาตไอโอดน-126 เขาไปในรางกาย 16 กรม เปนเวลานานกวนไอโอดน-126 ในรางกายของ นาย ข จงจะลดลงเหลอ 2 กรม 1. 12 วน 2. 24 วน 3. 36 วน 4. 48 วน
13. เรเดยม-226 มวล 100 กรม มครงชวต 1600 ป ตองใชเวลานานกป จงจะเหลอเรเดยม อย 12.5 กรม 1. 3200 2. 4800 3. 6400 4. 8000
Page 28
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
28
14. ฟอสฟอรส-32 มครงชวต 14 วน จะตองใชเวลานานกวน จงจะเหลอฟอสฟอรส 25%
15. ทงน ายาซงเปนสารกมมนตรงสไวเปนเวลานานวดกมมนตภาพได 4200 ครง/วนาท ถา น ายานเปนของใหมจะวดกมมนตรงสได 16800 ครง/วนาท ถาชวงครงชวตของสารในน า ยานเปน 8 วน จงหาวาทงน ายาไวเปนเวลานานกวน
16. พอโลเนยม-218 ( Po21884 ) มเวลาครงชวต 3 นาท จงหาวาเมอเวลาผานไป 15 นาท
นวเคลยสของพอโลเนยมจะสลายไปแลวกเปอรเซนต 1. 3.125 2. 6.25 3. 93.75 4. 96.875
17. ครงชวตของ 198Au เทากบ 2.7 วน จงหาจ านวนของธาตทองทสลายตวไปวาเปนกเทา ของจ านวนเดมเมอทงธาตทองไว 5.4 วน 1. 2
1 2. 41 3. 4
3 4. 4
18. ธาตเรดอน 10 กโลกรม เมอทงไว 20 วน เหลอธาตเรดอน 2.5 กโลกรม จงหาครง ชวตของธาตเรดอนน 1. 2 วน 2. 5 วน 3. 10 วน 4. 20 วน
19. เทคนเทยม-99 สลายตว โดยการปลอยรงสแกมมาและมครงชวต 360 นาท ดงนนคานจ ของการสลายตว ( Decay Constant ) ของนวเคลยสของธาตนจะมคา 1. 1.6 x 10–5 ตอวนาท 2. 3.2 x 10–5 ตอวนาท 3. 1.6 x 105 ตอวนาท 4. 3.2 x 105 ตอวนาท
20(แนว มช) ธาตชนดหนงมมวล 10 กรม ใชเวลา 20 วน จงจะมมวลเหลออย 2.5 กรม คานจของการสลายตวมคาเปน 1. 0.069 ตอวน 2. 0.035 ตอวน 3. 0.054 ตอวน 4. 0.015 ตอวน
21. สารกมมนตรงสจ านวนหนงเมอทงไว 2 ชวโมง ปรากฏวาสลายไป 1615 เทาของของเดม
จงหาคานจของการสลายตวของสารนในหนวย ( ตอชวโมง )
22(แนว มช) สารกมมนตรงสชนดหนงมคานจของการสลายตว 0.077 ตอป จะตองใช เวลานานเทาไร จงจะมมวลลดลงจาก 40 กรม เหลอเพยง 2.5 กรม 1. 3 ป 2. 13 ป 3. 36 ป 4. 45 ป
Page 29
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
29
23(แนว En) ธาตกมมนตรงสจ านวนหนงมกมมนตภาพ 3.7 x 104 เบเคอเรล และมครงชวต เทากบ 1000 วนาท จ านวนนวเคลยสกมมนตรงสนนเปนเทาใด 1. 3.7 x 107 2. 5.3 x 107 3. 3.7 x 109 4. 5.3 x 109
24. ธาตกมมนตรงส X มครงชวต 4 เทาของธาตกมมนตรงส Y ถา X และ Y ตางกม กมมนตภาพเทากน จงหาจ านวนอะตอมของ X ตอ Y
1. 1 : 1 2. 2 : 1 3. 3 : 1 4. 4 : 1
20.4 เสถยรภาพของนวเคลยส 20.4.1 แรงนวเคลยร
25(แนว En) จงหาเลขมวลของนวเคลยสซงมรศมเปน 32 เทาของนวเคลยส Al27
13 1. 8 2. 9 3. 16 4. 18
20.4.2 พลงงำนยดเหนยว
26. ถาตองการเปลยนมวล 2 กโลกรม ใหเปนพลงงานทงหมดจะไดพลงงานทงหมดกจล 1. 9 x 1016 2. 9 x 1020 3. 18 x 1016 4. 18 x 1020
20.5 ปฏกรยานวเคลยร
27. ในปฏกรยา ( n , ) ของนวเคลยส Ag10947 นวเคลยสทเกดใหมมเลขมวลเทาใด
28. จงค านวณพลงงานทไดจากปฏกรยานวเคลยรตอไปน N14
7 + H21 N15
7 + H11
ก าหนดมวลอะตอม N147 = 14.003074 u , N15
7 = 15.000108 u
H21 = 2.014102 u , H1
1 = 1.007825 u
และ 1 u = 931 MeV
29. ในการยงนวตรอนเขาชนอลมเนยม Al2713 เพอใหเกดปฏกรยา Al27
13 ( n , p ) Mg2712
เราจะตองใชนวตรอนซงมพลงงานจลนอยางนอยก MeV ก าหนดใหมวลอะตอมของ Al27
13 = 26.981535 Mg2712 = 26.984346
H11 = 1.007825 n1
0 = 1.008665
Page 30
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
30
30. จากสมการ He62 Li6
3 + และก าหนดมวลของไอโซโทปตาง ๆ ดงน H1
1 = 1.0078 u n10 = 1.00867 u
He62 = 6.02047 u Li6
3 = 6.01702 u 0.00
จงหาพลงงานของอนภาค
1. 1.8 MeV 2. 2.7 MeV 3. 3.2 MeV 4. 4.3 MeV
31. ปฏกรยาฟวชนเกดขนในดวงอาทตยไดพลงงานมากมายดงน 4 H1
1 He42 + 2 e0
1 + พลงงาน จงหาคาพลงงานทไดจากไฮโดรเจน 1 กโลกรม ทเกดปฏกรยาน ก าหนดให มวลอะตอมของไฮโดรเจน = 1.00782 u = 1 g / mole มวลอะตอมของฮเลยม = 4.00260 u มวลของอเลกตรอนและโพซตรอน = 0.00055 u NA = 6.0 x 1023 , 1 u = 900 MeV 1. 1.8 x 1025 MeV 2. 3.7 x 1025 MeV 3. 1.8 x 1027 MeV 4. 3.7 x 1027 MeV
32(แนว En) ถาพลงงานยดเหนยวตอนวคลออนของ C12 และ C13 เทากบ 7.7 และ 7.5 MeV ตอนวคลออนตามล าดบ จงหาพลงงานอยางนอยในหนวย MeV ทตองใชในการ ดงนวตรอนตวหนงออกจาก C13 33. ในการทดลองระเบดนวเคลยรลกหนงใช U235
92 ท าใหเกดฟชชน ไดพลงงานทงสน 9.0 x 1012 จล หลงจากการระเบดมวลทหายไปทงสนกกโลกรม 1. 1 2. 10–2 3. 10–4 4. 10–5 34. เมอนวเคลยส U235
92 เกดฟชชนจะใหพลงงานประมาณ 200 MeV จงค านวณวาจะตองเกด
ปฏกรยาฟชชนกครงใน 1 วนาท จงจะไดก าลง 1 เมกะวตต 1. 2.5 x 1016 ครง 2. 3.1 x 1016 ครง 3. 5.0 x 1016 ครง 4. 7.3 x 1016 ครง 35. วตถทใชเปนเชอเพลงปรมาณในปจจบนนอกจาก U-235 แลวยงม 1. U–238 2. Au–198 3. Pu–239 4. Na–34
Page 31
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
31
เฉลยบทท 20 ฟสกส นวเคลยร
1. ตอบขอ 2. 2. ตอบขอ 2. 3. ตอบขอ 2. 4. ตอบขอ 3. 5. ตอบขอ 4. 6. ตอบขอ 1. 7. ตอบขอ 4. 8. ตอบขอ 4. 9. ตอบขอ 4. 10. ตอบขอ 1. 11. ตอบขอ 2. 12. ตอบขอ 1. 13. ตอบขอ 1. 14. ตอบขอ 3. 15. ตอบขอ 4. 16. ตอบขอ 2. 17. ตอบขอ 2. 18. ตอบ 124 19. ตอบขอ 4. 20. ตอบขอ 4. 21. ตอบขอ 3. 22. ตอบขอ 2. 23. ตอบขอ 4. 24. ตอบขอ 4. 25. ตอบขอ 2. 26. ตอบขอ 2. 27. ตอบขอ 2. 28. ตอบ 16800 29. ตอบ 1 30. ตอบ 100 31. ตอบขอ 2. 32. ตอบ 25 33. ตอบขอ 2. 34. ตอบ 1.93 35. ตอบขอ 4. 36. ตอบขอ 1. 37. ตอบขอ 4. 38. ตอบขอ 2. 39. ตอบขอ 4. 40. ตอบขอ 2. 41. ตอบขอ 1. 42. ตอบขอ 2. 43. ตอบขอ 1. 44. ตอบขอ 3. 45. ตอบขอ 3. 46. ตอบ 9.31 47. ตอบ 15.6 48. ตอบ 5.7 49. ตอบขอ 4. 50. ตอบ 28.2 51. ตอบขอ 4.
Page 32
ตวสบายฟสกส เลม 5 http://www.prokru.com บทท 20 ฟสกสนวเคลยร
32
เฉลยตะลยโจทยท วไป บทท 20 ฟสกส นวเคลยร
1. ตอบขอ 3. 2. ตอบขอ 3. 3. ตอบขอ 2. 4. ตอบขอ 2. 5. ตอบขอ 3. 6. ตอบขอ 3. 7. ตอบขอ 1. 8. ตอบขอ 1. 9. ตอบขอ 3. 10. ตอบขอ 1. 11. ตอบขอ 3. 12. ตอบขอ 3. 13. ตอบขอ 2. 14. ตอบ 28 15. ตอบ 16 16. ตอบขอ 4. 17. ตอบขอ 3. 18. ตอบขอ 3. 19. ตอบขอ 2. 20. ตอบขอ 1. 21. ตอบ 1.386 22. ตอบขอ 3. 23. ตอบขอ 2. 24. ตอบขอ 4. 25. ตอบขอ 1. 26. ตอบขอ 3. 27. ตอบ 110 28. ตอบ 8.61 29. ตอบ 1.84 30. ตอบขอ 3. 31. ตอบขอ 4. 32. ตอบ 5.1 33. ตอบขอ 3. 34. ตอบขอ 2. 35. ตอบขอ 3.