Ядерная физика — Задание 18 ОГЭ по физике №00018565
Ядерная физика
№2. Задание 18
ID: 00018565
Зависят ли радиусы концентрических колец плеохроического гало от химической формулы соединения, в которое входит уран-238? Ответ поясните.
Определение возраста Земли
Один из методов определения возраста Земли основан на радиоактивном распаде урана. Уран (атомная масса 238) распадается самопроизвольно с последовательным выделением восьми альфа-частиц, а конечным продуктом распада является свинец с атомной массой 206 и газ гелий. На рисунке (см. рисунок) представлена цепочка превращений урана-238 в свинец-206.
Каждая освободившаяся при распаде альфа-частица проходит определённое расстояние, которое зависит от её энергии: чем больше энергия альфа-частицы, тем большее расстояние она проходит. Поэтому вокруг урана, содержащегося в породе, образуется восемь концентрических колец. Такие кольца (плеохроические гало) были найдены во многих горных породах. Измерения показали, что для разных вкраплений урана кольца всегда отстоят на одинаковых расстояниях от находящегося в центре урана.
Когда первичная урановая руда затвердевала, свинца в ней, вероятно, не было; весь свинец-206 накопился за время с момента образования породы. Период полураспада урана-238 составляет приблизительно 4,5 млрд лет. Таким же образом можно измерить возраст других небесных тел.
Источник: ФИПИ
Решение
Сначала разберёмся, от чего зависит радиус кольца. По тексту, каждая альфа-частица, вылетевшая при распаде, проходит в породе определённое расстояние, и это расстояние зависит от её энергии: чем больше энергия, тем длиннее путь. Кольцо — это след альфа-частиц одной энергии, поэтому радиус кольца задаётся энергией альфа-частиц.
Теперь — от чего зависит энергия альфа-частицы. Альфа-частицы вылетают из ядер: уран-238 и продукты его распада испускают восемь альфа-частиц, и у каждого распада энергия своя (она подписана на рисунке с цепочкой превращений). Эта энергия определяется только тем, какое ядро распадается.
А химическая формула соединения говорит о другом — о том, как атомы связаны друг с другом своими электронными оболочками. Ядра в химических связях не участвуют: ядро урана-238 остаётся тем же самым, в какое бы соединение ни входил атом урана.
Значит, энергии альфа-частиц, а с ними и радиусы колец от химической формулы соединения не зависят. Это согласуется с текстом: измерения показали, что для разных вкраплений урана кольца всегда находятся на одинаковых расстояниях от центра.
Ответ
Нет, не зависят. Радиус кольца определяется пробегом альфа-частицы, а он зависит только от её энергии — то есть от ядерного распада урана-238, а не от химического соединения.