Les 11.2 - leerdoel 2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Les 11.2

Energie & warmtetransport

Lesplanning:

1. uitleg soortelijke warmte
2. opgaven leerdoel 2 (20 min)
3. Klassikaal: herhaling a.d.h.v. examenopgave samarium-153
4. Evt. zelfstandig voorbereiden toets

2 lessen

Opwarmen

Verschillende materialen

Temperatuur 1 ºC omhoog:

• 1 gram ijzer 🡪 0,46 joule
• 1 gram tin 🡪 0,22 joule
  
  

Soortelijke warmte

• De soortelijke warmte van een stof is de hoeveelheid warmte, die deze stof opneemt per massa-eenheid van de stof en per graad temperatuurstijging (of afstaat bij temperatuurdaling).
  
  
• Temperatuur 1 ºC omhoog:
  - 1 gram ijzer 🡪 0,46 joule soortelijke warmte ijzer: 0,46 J/(g·ºC)
  - 1 gram tin 🡪 0,22 joule soortelijke warmte tin: 0,22 J/(g·ºC) 

Wanneer je 23 joule warmte aan een ijzeren blokje toevoegt stijgt de temperatuur met 10 ºC toe. De massa van het ijzeren blokje is 5 gram.
Bereken de soortelijke warmte van ijzer.

Voorbeeld

Een waterkoker (1600 W) verwarmt 1,5 L water van 20 ⁰C tot 100⁰C. 

Bereken hoeveel minuten de waterkoker daarover doet.

Ga ervanuit dat er geen energie verloren gaat.

c_water = 4,2 J g⁻¹ K⁻¹

Voorbeeld 2

Een brokje zilver van 44 gram en
25 ˚C wordt toegevoegd aan 100 gram kokend water. 

Bereken de eindtemperatuur van het water.

Ga uit van een ideale situatie waarbij geen warmte verloren gaat aan de omgeving.

c_water = 4,2 J g⁻¹ K⁻¹

c_zilver = 0,24 J g⁻¹ K⁻¹

Aan de slag

§3.3 opgave 35, 36 en 37

Herhaling 

straling & gezondheid

a.d.h.v. examenopgave samarium-153

Examenopgave Samarium - 153

Samarium-153 komt niet in de vrije natuur voor. Het wordt gemaakt door samarium-152-kernen te beschieten met een bepaald soort deeltjes.
Met welk deeltje moet een samarium-152-kern beschoten worden omsamarium-153 te vormen?

1. Alfadeeltje
2. Betadeeltje
3. Gamma foton
4. Neutron

Samarium-153 zendt zowel β⁻-straling als γ-straling uit. Het kan daarom zowel voor een behandeling tegen tumoren gebruikt worden als voor een

scan.

Geef de vervalreactie van samarium-153. 

Samarium hecht zich beter aan geïnfecteerd botweefsel dan aan gezond botweefsel. Daarom kan er tijdens de behandeling ook een scan gemaakt worden van de hond waarin zieke botdelen als lichte vlekken te zien zijn.
Welk soort straling wordt gebruikt om een scan te maken?

1. β⁻-straling, want deze straling heeft een klein doordringend vermogen
2. β⁻-straling, want deze straling heeft een groot doordringend vermogen
3. γ-straling, want deze straling heeft een klein doordringend vermogen
4. γ-straling, want deze straling heeft een groot doordringend vermogen

Het medicijn, met productiedatum 3 juni 9.00 uur, wordt aangeleverd in een flesje met een inhoud van 15 mL. 

Bepaal de halveringstijd van samarium-153.

 

De activiteit van het geleverde samarium-153

Samarium-153 heeft een halveringstijd van 48h. Op t=0 s is de activiteit 3000 MBq.
Hoe groot is de activiteit na 10 dagen?

Halveringstijd

Maak vraag 9 en 10

Klaar: ga verder met de opgaven van §5.8 of de oefentoets

Opgave 11

E_deeltje = 233 keV

D = 86,5 Gy

m = 10 g = 0,010 kg

N = ?

• D = E / m
    E = 86,5 · 0,010 = 0,865 J
• Per deeltje is de energie 233 keV. 
• 1eV = 1,602·10⁻¹⁹ J
  233 keV = 3,7327·10⁻¹⁴ J 
• N = E/E_deeltje 
        = 0,865 / 3,7327·10⁻¹⁴
        = 2,317·10¹³ deeltjes

Afgerond is dit 2,3·1013.

Opgave 12

Een deel van het bij Cassie ingespoten samarium is uitgescheiden met de

urine. De urine van Cassie werd daarom opgevangen en gedurende

10 halveringstijden bewaard.

Bereken hoeveel procent van de activiteit van het samarium in de

opgevangen urine er na die tijd nog over was. 

In één halveringstijd halveert de activiteit. In 10 halveringstijden wordt de activiteit dus 10 keer gehalveerd. De activiteit is dus nog maar ½¹⁰ = 0,00097656 keer de beginactiviteit. Dit is afgerond 0,098 %.

Aan de slag

§5.8 Afsluiten - opgave 83 t/m 88

of 

oefentoets in classroom