Les 12.1 - herhaling

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Les 11.2

herhaling

Lesplanning:

1. Klassikale herhaling activiteit
2. Oefenopgave activiteit en halveringstijd
3. Bespreken oefenopgave
4. Oefenopgave dosis
5. Bespreken oefenopgave
6. Quantum in het nieuws
7. Zelfstandig voorbereiden TW
   
8. Afsluiting

Binas

tabel 35

Tabel B4 

Tabel E4 

 

                                   i.p.v.  

sin(α​n​​)=​d​​n⋅λ​​

in kolom overige i.p.v. kolom VWO

λ=​p​​h​​

λ=​m​​​⋅v​​h​​

Activiteit en halveringstijd

Voor een medische behandeling wordt het verval van drie verschillende isotopen
vergeleken (zie diagram).
Welke isotoop heeft na 3,0 uur nog de
hoogste activiteit?

1. Isotoop van de bovenste grafiek.
2. Isotoop van de middelste grafiek.
3. Isotoop van de onderste grafiek.

Activiteit 

De activiteit A (Bq) is het aantal deeltjes dat per seconde vervalt.

A=−​Δt​​ΔN​​

Oefenopgave 1 - activiteit en halveringstijd

Voor een onderzoek aan de doorbloeding van de
hartpsier wordt Thalium-201 met een activiteit van
56 MBq gebruikt. Thallium-201 heeft een halveringstijd
van 3,04 dag.

1. Bereken de massa van deze hoeveelheid thallium-201.
2. Bereken na hoeveel tijd de activiteit is gedaald tot 15 MBq.

A = 56 MBq 
t_1/2= 3,04 dag

m = ?

1. Bereken de massa van deze hoeveelheid thallium-201.

• invullen levert N =  2,122 * 10¹³ 
• massa atoomkern:
    m = 200,97 u
         = 200,97 * 1,66 x 10⁻²⁷ kg
         = 3,336 * 10⁻²⁵ kg
  
• m = 3,336 * 10⁻²⁵ *  2,122 * 10¹³
          = 7,1 * 10⁻¹² kg

N=t​1/2​​⋅​ln(2)​​A​​

A_0 = 56 MBq 
t_1/2= 3,04 dag

m = ?
A = 15 MBq --> t = ?

1. Bereken de massa van deze hoeveelheid thallium-201.
2. Bereken na hoeveel tijd de activiteit is gedaald tot
   15 MBq.

Oefenopgave 2 - dosis

In sommige granaten is wat uranium aanwezig. Als een granaat op het slagveld ontploft, zal het aanwezige uranium als stof of damp in de lucht aanwezig zijn. Veronderstel dat een soldaat een stofdeeltje inademt dat U-236 bevat. Dit stofdeeltje nestelt zich in een longblaasje.

1.    Leg uit dat de activiteit van het U-236 tijdens een mensenleven nauwelijks
      afneemt.

Een stofdeeltje dat door een soldaat wordt ingeademd heeft een activiteit van
2,2 × 10⁻⁶ Bq. Bij het verval van één uraniumkern komt een energie van 6,7 × 10⁻¹³ J vrij. Deze vrijkomende energie wordt in 0,18 × 10⁻⁹ kg omringend weefsel geabsorbeerd.

  2.    Bereken de equivalente dosis die het bestraalde weefsel in een jaar ontvangt.

A = 2,2 × 10 -6 Bq

E deeltje = 6,7 × 10 -13 J

❶

De massa van het weefsel is:

m = 0,18 μg = 0,18 × 10 -9 kg

Δt = 365 × 24 × 60 × 60 = 3,1536 × 10 7 s

❶

ΔN = A × Δt

ΔN = 2,2 × 10 -6 × 3,1536 × 10 7 = 69,379 deeltjes.

❶

E str = ΔN × E deeltje

E str = 69,379 × 6,7 × 10 -13 = 4,6484 × 10 -11 J

❶

D = E str / m

D = 4,6484 × 10 -11 / (0,18 × 10 -9 ) = 0,25824 Gy

Volgens BINAS zendt U-236 alfastraling uit. De stralingsweegfactor is dus gelijk aan 20.

H = w × D

❶ H = 20 × 0,25824 = 5,2 Sv

Oefenopgave 2 - dosis

Gegeven:
U-236
A = 2,2 × 10⁻⁶ Bq
E_kern = 6,7 × 10⁻¹³ J

m_weefsel = 0,18 × 10⁻⁹ kg

t = 1 jaar = 31536000 s

H = ?

A = 2,2 × 10 -6 Bq

E deeltje = 6,7 × 10 -13 J

❶

De massa van het weefsel is:

m = 0,18 μg = 0,18 × 10 -9 kg

Δt = 365 × 24 × 60 × 60 = 3,1536 × 10 7 s

❶

ΔN = A × Δt

ΔN = 2,2 × 10 -6 × 3,1536 × 10 7 = 69,379 deeltjes.

❶

E str = ΔN × E deeltje

E str = 69,379 × 6,7 × 10 -13 = 4,6484 × 10 -11 J

❶

D = E str / m

D = 4,6484 × 10 -11 / (0,18 × 10 -9 ) = 0,25824 Gy

Volgens BINAS zendt U-236 alfastraling uit. De stralingsweegfactor is dus gelijk aan 20.

H = w × D

❶ H = 20 × 0,25824 = 5,2 Sv

Wetenschappers zijn erin geslaagd om licht te bevriezen

wat?!

Lage temperaturen

Superfluïditeit

Wat hebben lage temperturen met de plaats en impuls te maken? 

Lage temperatuur -> onzekerheid in impuls kleiner —> onzekerheid in plaats groter; deeltje kan overal tegelijkertijd zijn. 

Superfluiditeit: stromen zonder verlies aan kinetische energie (geen viscositeit)

Zelfstandig voorbereiden 

TW

• Afsluitende opgaven (boek)
•  Examenopgaven
• Begrippenweb
• Meerkeuzevragen quantum
• ...

Tot 5 minuten voor het einde van de les.

De stof tritium (H-3) kan worden verkregen door lithium-6 te beschieten met een neutron. Bij deze stof komt naast tritium ook nog een ander deeltje vrij. Welk deeltje is dat?
Tip: noteer de vervalvergelijking.

1. alfa deeltje
2. bèta deeltje
3. proton
4. elektron

Oefenopgave

Bij een bepaalde behandeling moet een stukje weefsel van 4,0 gram een stralingsdosis van 2 Gy ontvangen afkomstig van een iridiumpreparaat. De behandeling duurt 3,5 uur. De gemiddelde energie van de hierbij uitgezonden β-deeltjes is 0,6 MeV. Neem aan dat alle uitgezonden straling door het stukje weefsel wordt opgenomen.

Bereken de gemiddelde activiteit die het ingebrachte iridium moet hebben.

Tip

E_straling = E_deeltje * A * t

m_weefsel = 4,0 gram
                       = 0,004 kg 

D = 2 Gy
t = 3,5 uur
E_β-deeltjes =0,6 MeV. 
A = ?

• E = D * m = 0,008 J
                       = 4,9938 *10¹⁰ MeV
  
  
•  E_straling = E_deeltje * A * t
  4,9938 *10¹⁰ = 0,6 * A * (3,5*3600)
• A = 6,6 MBq

Tip

E_straling = E_deeltje * A * t

De dosislimiet voor iemand met een beroep met radioactief materiaal is 

20 mSv/jaar = 20 x 10-3 Sv/jaar.

D = H/w = 20 x 10-3 / 20 = 1,0 x 10-3 Gy

De massa van de persoon is 85 kg.

Estr = D x m

Estr = 1,0 x 10-3 x 85 = 85 x 10-3 J

85 x 10-3 / (1,6 x 10-19 ) = 5,31 x 1017 eV = 5,31 x 1011 MeV

Volgens BINAS heeft het alfadeeltje een energie van 4,52 MeV.

ΔN = Estr / Edeeltje

5,31 x 1011 / 4,52 = 1,18 x 1011 deeltjes