فيديو السؤال: تقدير عمر النصف لعينة ما من منحنى الاضمحلال الكيمياء • الصف الأول الثانوي

نسخة الفيديو النصية

باستخدام منحنى الاضمحلال الموضح على التمثيل البياني، أوجد عمر النصف للعينة.

تحتوي نواة الذرة على بروتونات ونيوترونات. إذا احتوت النواة على عدد كبير من البروتونات، أو عدد قليل من النيوترونات، أو كمية كبيرة من الطاقة، فقد تصبح غير مستقرة. يمكن للنوى غير المستقرة أن تصبح أكثر استقرارًا من خلال انبعاث إشعاع منها. هذا الانبعاث التلقائي للإشعاع من النواة غير المستقرة يسمى الاضمحلال الإشعاعي. ولهذا السبب، يوضح التمثيل البياني منحنى اضمحلال. يستخدم أنبوب جايجر- مولر للكشف عن هذا الإشعاع. يكون الأنبوب متصلًا بعداد جايجر. عندما يدخل الإشعاع الأنبوب، ترسل نبضة كهربية إلى العداد. يظهر العداد معدل العد، وهو عدد مرات رصد إشعاع ما، مثل النبضات الكهربية، لكل ثانية أو لكل دقيقة.

في التمثيل البياني المعطى، يكون معدل العد بوحدة العدة لكل دقيقة. يمثل المحور ‪𝑥‬‏ في هذا التمثيل البياني الزمن بالساعات. بمرور الزمن، تضمحل النوى غير المستقرة لتصبح أكثر استقرارًا. وهكذا يتناقص عدد النوى غير المستقرة. هذا يعني أن كمية الإشعاع تقل؛ ومن ثم فإن معدل العد يقل. يمكننا ملاحظة ذلك في التمثيل البياني. كلما مر الزمن، قل معدل العد.

الآن وقد فهمنا كيفية عمل منحنى الاضمحلال، نريد إيجاد عمر النصف للعينة. عمر النصف هو مقدار الزمن اللازم لكي يضمحل عدد النوى المشعة إلى النصف. إذن فهو مقياس للاضمحلال الإشعاعي. على سبيل المثال، إذا بدأنا بـ 100 نواة غير مستقرة، واستغرق الأمر ساعة واحدة ليضمحل نصف العينة أو 50 نواة غير مستقرة إلى 50 نواة مستقرة؛ فإن فترة عمر النصف لهذه العينة تساوي ساعة واحدة.

في هذا السؤال، ليس لدينا عدد النوى. لكن لدينا معدل العد، وهو كما أوضحنا سابقًا، يرتبط مباشرة بعدد النوى. إذن بالنسبة إلى هذه العملية الحسابية، يمكننا تغيير تعريف عمر النصف من الزمن اللازم لاضمحلال نصف النوى المشعة إلى النصف إلى الزمن اللازم لكي ينخفض معدل العد إلى النصف.

في التمثيل البياني المعطى، عند الزمن صفر، يكون معدل العد هو 1100 عدة لكل دقيقة. لإيجاد عمر النصف، علينا أولًا إيجاد نصف معدل العد. ‏1100 عدة لكل دقيقة، ويرمز إليها اختصارًا بـ ‪cpm‬‏، مقسومة على اثنين، تساوي 550 عدة لكل دقيقة. علينا بعد ذلك تحديد 550 عدة لكل دقيقة على التمثيل البياني وحساب الزمن المستغرق ليصل معدل العد من 1100 عدة لكل دقيقة إلى 550 عدة لكل دقيقة. بما أننا بدأنا من الزمن صفر وانتهينا عند الزمن ساعتين، يمكننا إذن ملاحظة أن معدل العد يستغرق ساعتين ليصبح النصف.

إذن باستخدام منحنى الاضمحلال الموضح على التمثيل البياني، وجدنا أن عمر النصف للعينة يساوي ساعتين.