Fysik, atom- och kärnfysik

Transkript

1 Fysik, atom- och kärnfysik T.o.m. vecka 39 arbetar vi med atom- och kärnfysik. Under tiden får vi arbeta med boken Spektrumfysik f.o.m. sidan 229 t.o.m.sidan 255. Det finns ljudfiler i mp3 format. Vi har genomgångar, studieuppgifter och laboration. Genomgångar och studieuppgifter: genomgångar av sidor 229 till 235 med studieuppgifter på sidan 235, genomgångar av sidor 236 till 243 med studieuppgifter på sidan 243, och genomgångar av sidor 246 till 253 med studieuppgifter på sidan 253. Under tiden kommer vi att arbeta med fysiklaboration. Under detta moment undersöker vi olika ämnen genom att se vilka färger (fotoner) respektive ämne ger ifrån sig vid uppvärmning och vad det kan bero på. Till detta moment skriver vi en NO-rapport. Vi avslutar atom- och kärnfysik med prov. Provet omfattar ovan nämnda studieuppgifter, NO laborations rapport och det periodiska systemet. Gällande studieuppgifter krävs att kunna svara på minst Från sidan 235 uppgifter 1 t.o.m. 8, Från sidan 243 uppgifter 1 t.o.m. 9 och från sidan 253 uppgifter 1 t.o.m. 9. Läser sammanfattning på sidor 254 och 255. Dessutom klarar svara på uppgifter som finns nedanför som är markerade med # och numrerade som 18, 19 och 21. Gällande det periodiska systemet skall du kunna betydelsen av de respektive kemiska beteckningarna, atomnummer och ritning av Bohrs atommodell för respektive atom. Du ska dessutom kunna de väsentligaste delarna om det periodiska systemet som beskrivs nedanför. I det periodiska systemet finns alla grundämnena i atomnummerordning. Atomnummer ger dig information om hur många protoner (positiva laddningar) det finns i atomkärnan och hur många elektroner det finns på skal (banor) runt kärnan. Atomkärnan är positivt laddad och skal är negativt laddad. Om en atom har lika många protoner som elektroner är atomen neutralt laddad. Annars kallas den jon. Hur många skal kan en atom ha? Det beror på i vilken period atomen finns. Antal period ger information på antal skal. Varje skal har sin beteckning, 1-ta skal är K och kan ha max 2 elektroner, 2-ra skal heter L och kan ha max 8 elektroner, 3-je skal heter M och ka ha max 8 elektroner för atomer som ligger på period 3. Men det kan variera med antal elektroner på skal M för atomer som ligger på period 4, 5, 6 och 7. I naturen finns ämnen i tre olika tillstånd (faser/former), fast-, flytande- och gasform. Därtill kan man säga att ämnen delas i metaller, halvmetaller och icke-metaller. Man ser ämnets form i det periodiska systemet genom markering eller färg i respektive ruta. Glöm inte att Hg (kvicksilver) är en tung och hälsofarlig metall men den finns i flytande form. Dessutom kan man ändra på ämnets form, genom så kallad fysikalisk förändring *, som sker genom att öka eller sänka ämnets temperatur och tryck. Man kan också ändra på ämnets egenskaper genom en kemiskreaktion. Där ingår minst två olika grundämnen och det nya ämnet kallas sammansatt ämne *, t.ex. koksalt NaCl eller vatten H 2 O Hur ritar du en atom och vilka elementära partiklar kan det finnas i atomen? Här nedan redogörs några atommodeller som finns i period 1, 2 och 3. Väte har atomnr 1 och finns i period 1, alltså 1 H. En kolatom

2 Kol har atomnr 6 och finns i period 2, alltså 6 C. En svavelatom. Svavel har atomnr 16 och finns i period 3, alltså 16 S. Försök att kunna följande atomer, kemiska beteckning, atomnummer och ritning. Du bör kunna minst atomer med matering # #Väte #Helium Litium Berylium Bor #Kol #Kväve #Syre Flor Neon #Naturium #Magnesium Aluminium Kisel #Svavel Fosfor #Klor Argon Kalium #Calcium Det är bra att känna till några ämnen. Alla atomer skrivs med kemiska beteckningar, atomnummer och masstal. Järn Kvicksilver Koppar Zink Silver Guld Kol-12 Kadmium Uran Torium Radium Radon Kol-14

3 Här nedan får du en lista över uttryck/begrepp. Testa dig själv i vad och hur mycket du kan eller vad som menas med dem?. (Vill du hitta svar på dem? Fråga mig så hjälper jag dig.) När du kan dessa begrepp eller uttryck försök att använda dem i dina förklaringar för olika fenomen som sker i naturen, labben mm. Sådana frågor finns efter tabellen (likadana frågor finns i studieuppgifterna också). Vilka har bidragit till atomforskning? Kort historik om Aristoteles Demokritos Ernst Rutherford Niels Bohr Atom skal K, L, M, N atomkärna Atom förkortningar eller kemiska tecken, t.ex. H, O, C atomnummer masstal positivt laddad atomkärna neutralt laddad atom jon negativ jon positiv jon fysikalisk förändring * kemisk reaktion* Elektron proton neutron kvarkar Isotop (er) Foton (er) Vilka forskare har bidragit till kunskaper om joniserande strålning? Kort historik om Henri Bequerel Marie och Pierre Curie Vad hände i Tjernobyl? Radioaktivt ämne Sönderfall Hur ser det ut skylten för radioaktiva ämnen? Becquerel (Bq), 2 Bq Dosimeter Alfa strålning, alfa partikel, heliumkärna Beta strålning partikelstrålning Våglängd 400 nm Elektromagnetisk strålning Gamma strålning Joniserande strålning Halveringstid Radonhus Millisievert (msv) Vilka forskare har bidragit till kunskaper om atom- och kärnenergi? Kort historik om Einstein Atombomb Vad hände i Hiroshima, Nagasaki och Fukushima? Heliumkärna Kärnklyvning, fission Fusion Kedjereaktion Okontrollerad kedjereaktion Kontrollerad kedjereaktion Reaktor Kärnbränsle Bränslestavar Styrstavar Moderator Turbin Generator Alstrar Kondensor Einstein Massa, enhet Ljushastighet, enhet Energi, enhet Sambandet mellan massa och energi, Einsteins energi formel Här får du exempel om hur du använder ovan nämnda ord/begrepp för att svara på uppgiften nedan. Är en positiv jon samma som en negativ jon? Motivera ditt svar med exempel. Från tabellen kan man ta ord/begrepp som passar, t.ex. atomkärnan, jon, elektron, proton och atomnummer.

4 Svaret kan vara exempelvis: Nej. Eftersom en positiv jon har flera protoner (positiva laddningar i atomkärnan) än elektroner (negativa laddningar runt atomkärnan). T.ex. natrium positiv jon Na + har 11 protoner i atomkärnan eftersom Na atomen har atomnummer 11 och 10 elektroner runt atomkärnan. Klorid negativ jon Cl - har 17 protoner i kärnan eftersom Cl atomen har atomnummer 17 och 18 elektroner runt kärnan. *Är en fysikalisk förändring samma som en kemisk reaktion? Motivera ditt svar med exempel. Nej. Med fysikalisk förändring menas formförändring, t.ex. vatten i flytande form förändras till fast form genom att sänka temperaturen (man lägger vatten i flytande form i frysskåp och efter en tid får man is, vatten i fastform). Det betyder att vi har samma vattenmolekyler. Och med kemiska reaktionen menas att minst två ämnen bildar minst ett nytt ämne, t.ex. när man tänder vätgasen bildas i början vattenånga vilken i sin tur kondenserar till vattendroppar. Alltså två olika gaser, vätgas H 2 och syre O 2, bildar tillsammans vatten H 2 O. Alltså är vattenmolekylen resultatet av en kemisk reaktion mellan väte och syre. Försök att svara på uppgifterna nedanför genom ord/begrepp som finns i tabellen. 1. Skriv eller berätta om vad det menas med 40 Ca och 238 U Skriv eller berätta om vad det menas med isotoper. 3. Vilka isotoper har väte? Vad beror det på? 4. Vad är syftet med anläggningen som heter partikel-accelerator, LHC? 5. Vad är kvarkar? 6. På vilket sätt eller hur fungerar röntgenbild? 7. Vilka strålningar kan det uppstå i en atom? 8. Vilka strålningar är farligast? Motivera varför. 9. Vad innebär ordet radioaktivitet? 10. Varför är gammastrålning energirik? 11. Vilka skillnader finns det mellan olika strålningar? Förklara/motivera ditt svar. 12. Vilka strålningar kallas joniserande strålning? Motivera ditt svar. 13. Varför lagras radioaktiva rester från kärnkraft i djupa bergrum? 14. Vad innebär ord som sönderfall och halveringstid? 15. Kommer det bildas ett nytt ämne vid sönderfall av uranatomer? Motivera ditt svar. 16. Hur använder man kol 14-metoden? 17. Varför har olika ämnen inte samma halveringstid? Motivera ditt svar med exempel. 18. Varför behöver man ha bra ventilation i så kallade radonhus? 19. Kärnfysik har olika användningsområden. I vilka fall kan kärnfysiska kunskaper komma till skada för miljön, människohälsan? I vilka fall kan kärnfysiska kunskaper komma till nytta för miljön, människohälsan? Motivera dina svar med exempel.

5 20. Kan man framställa nya grundämnen på konstgjort sätt? Motivera ditt svar med exempel. 21. Hur fungerar en kärnreaktor? Vad hände i Fukushima/Japan? Vilka konsekvenser har man fått pga Fukushimas olycka? Man behöver ha tillgång till energi, men det kan finnas stora risker med kärnenergi. Hur skulle du tänka på framtida energikällor? Motivera din inställning. 22. Vilka skillnader finns det mellan fission och fusion? Motivera ditt svar. 23. Vad är gemensamt för både fission och fusion? Motivera ditt svar. Har ni frågor? Kontakta mig snarast, hakim.sabir@stockholm.se Lycka till