Các tính chất của phân rã phóng xạ được ứng dụng để chế tạo Pin nguyên tử. Pin nguyên tử có độ tin cậy cao, dung lượng pin có thể duy trì được ở mức cao trong thời gian dài khi sử dụng khi sử dụng nguồn phóng xạ có chu kì bán rã lớn. Pin thường được sử dụng cho các nhiệm vụ đòi hỏi yêu cầu cao như thiết bị y tế đặc biệt hoặc các chuyến du hành vũ trụ dài ngày,... Dựa vào các thông tin được ghi trên Hình 24.2 em hãy:

a) Xác định khối lượng tối thiểu của đồng vị phóng xạ được cho vào pin nguyên tử, biết rằng đồng vị ²³⁸Pu có chu kì bán rã là 87,7 năm.

b) Suất điện động của pin tỉ lệ thuận với độ phóng xạ. Người ta sẽ thay pin khi công suất pin giảm 50% so với giá trị công suất ban đầu. Sau bao lâu người bệnh mới cần mổ để thay pin nguyên tử cho thiết bị điều hoà điện tim?

Xem lời giải

Câu hỏi trong đề: Giải SBT Vật lí 12 Kết nối tri thức Bài 24. Công nghiệp hạt nhân !!

Bắt đầu thi

Quảng cáo

Trả lời:

Giải bởi Vietjack

a) Thông tin trên vỏ hộp cho thấy độ phóng xạ của mẫu là:

$H = λ N \Rightarrow 2, 5 C i = \frac{\ln 2}{T} . N \Rightarrow 2, 5.3, 7 . 10^{10} = \frac{\ln 2}{87, 7.365.86400} N \Rightarrow N = 3, 69 . 10^{20}$

Do vậy khối lượng của của mẫu phóng xạ trong pin nguyên tử là:

$m = \frac{N}{N_{A}} . 238 g = \frac{3, 69 . 10^{20}}{6, 02 . 10^{23}} . 238 g \approx 0, 15 g$ .

b) Công suất pin $P = \frac{E^{2}}{R}$ tỉ lệ với bình phương suất điện động. Công suất giảm đi 50% = 0,5 thì suất điện động giảm đi $\sqrt{0, 5} = 0, 71$ lần.

Lại có suất điện động của pin tỉ lệ thuận với độ phóng xạ nên giá trị này cũng là độ giảm của độ phóng xạ.

Do vậy thời gian t cần thay pin là: $\frac{H}{H_{0}} = 2^{- \frac{t}{T}} \Rightarrow 0, 71 = 2^{- \frac{t}{87, 7}} \Rightarrow t = 43, 3$ năm.

Hot: 500+ Đề thi thử tốt nghiệp THPT các môn, ĐGNL các trường ĐH... file word có đáp án (2025). Tải ngay

Sách thầy cô Vietjack biên soạn:

Xem thêm »

Bình luận

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

Máy cán vật liệu thô thành lá vật liệu có độ dày được điều chỉnh tự động là một sản phẩm ứng dụng tính chất đâm xuyên của tia phóng xạ (Hình 24.1). Biết rằng, với một nguồn phóng xạ mới, chùm tia phóng xạ sẽ giảm độ phóng xạ n₀ = 8 lần khi đi qua lá thép có độ dày tiêu chuẩn d₀ = 6 mm. Nếu người ta cài đặt máy để cán được lá thép có độ dày d₁ thì độ phóng xạ khi qua lá vật liệu sẽ giảm $n_{1} = {n_{o}}^{\frac{d_{1}}{d_{0}}}$ lần.

a) Dựa vào Hình 24.1 hãy mô tả nguyên lí hoạt động của máy cán vật liệu tự động.

b) Độ phóng xạ tới đầu thu sẽ thay đổi như nào khi độ dày lá thép thay đổi từ d₀ sang d₁.

c) Thay nguồn phóng xạ mới bằng một nguồn đã sử dụng một khoảng thời gian bằng chu kì bán rã của nguồn phóng xạ. Nếu các thông số cài đặt vẫn giữ nguyên thì độ độ dày của lá vật liệu sản xuất ra sẽ bằng bao nhiêu? Để độ dày của lá vật liệu sản xuất ra vẫn là giá trị d₀ = 6 mm thì người ta cần hiệu chỉnh máy cán tới độ dày nào?

Xem đáp án

Lời giải

a) Ở độ dày tiêu chuẩn, đầu thu sẽ nhận một độ phóng xạ xác định, do đó mức tín hiệu ở đầu thu cũng xác định, cho nên hệ thống máy tính không gửi tín hiệu điều chỉnh vị trí con lăn. Vì lí do nào đó lá vật liệu có độ dày lại khác độ dày tiêu chuẩn, thì tín hiệu đầu thu sẽ thay đổi do độ phóng xạ tới đầu thu bị thay đổi. Thông qua hệ thống máy tính, một tín hiệu điều chỉnh vị trí con quay cán vật liệu sẽ được gửi đi, nhằm đưa độ dày của lá vật liệu trở về giá trị tiêu chuẩn d₀.

b) Để cán được lá thép có độ dày d₁ thì độ phóng xạ khi qua lá vật liệu sẽ giảm $n_{1} = {n_{o}}^{\frac{d_{1}}{d_{0}}}$ lần.

Độ phóng xạ tới đầu thu sẽ thay đổi khi độ dày lá thép thay đổi từ d₀ sang d₁ là $\frac{n_{0}}{n_{1}} = \frac{n_{0}}{{n_{0}}^{\frac{d_{1}}{d_{0}}}} = {n_{0}}^{1 - \frac{d_{1}}{d_{0}}}$ lần.

c) Độ dày lá vật liệu sản xuất ra là: $d_{s x} = d_{0} (1 + \log_{n} \frac{1}{2}) = 4 m m$

Người ta cẩn hiệu chỉnh máy tới giá trị: $d_{h c} = d_{0} (1 + \log_{n} 2) = 8 m m$

Câu 2

Đánh giá các ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển của các nhà máy điện hạt nhân.

Xem đáp án

Lời giải

– Ưu điểm của nhà máy điện hạt nhân: cung cấp năng lượng hạt nhân giúp giảm khí thải nhà kính, mang lại nguồn cung cấp điện ổn định, đảm bảo năng lượng bền vững, đem lại lợi ích kinh tế lâu dài. Hệ thống khai thác năng lượng hạt nhân có thể hoạt động trong thời gian dài mà không cần bổ sung nhiên liệu.

– Nhược điểm của nhà máy điện hạt nhân: tạo ra chất thải nguy hại cho môi trường, quá trình vận hành có khả năng rủi ro và sự cố khá cao, chi phí xây dựng tốn kém cũng như tiềm tàng nguy cơ về an ninh hạt nhân.

– Để đáp ứng nhu cầu năng lượng không ngừng tăng nhanh thì cơ hội phát triển các nhà máy điện hạt nhân là khả thi.

Câu 3