Uitleg over kernfysica
Examentip natuurkunde over kernfysica: hoe kom je van alle getallen tot een goed antwoord bij een stralingsvraag? Examentrainer Bram legt het uit!
Hoe werkt een Geiger-Müllerteller?
Misschien heb je bij natuurkunde wel eens een stralingspracticum gedaan. Het ziet er vaak ongeveer zo uit: je hebt een potje met een stralingsbron, die zendt straling uit naar een plaatje en dat plaatje zit gekoppeld aan een Geiger-Müllerteller. Een Geiger-Müllerteller meet hoeveel straling er binnenkomt, dus hoeveel deeltjes er per seconde vervallen. De teller geeft dan een waarde, bijvoorbeeld 2,6 miljoen becquerel. Dat betekent dat iedere seconde 2,6 miljoen deeltjes vervallen.
Hoe bereken je het aantal deeltjes in een stralingsbron?
De vraag is hier: hoeveel massa zit er dan in dat potje? Dus hoeveel deeltjes zitten er nou uiteindelijk binnen in die stralingsbron?
Dat kunnen we uitrekenen en daarvoor wil ik als eerste weten hoeveel deeltjes ik heb. Vervolgens wil ik uitzoeken: hoeveel weegt zo een deeltje? Dan kan ik uiteindelijk uitrekenen wat de totale massa is. We gaan eerst met de activiteit uitrekenen hoeveel deeltjes ik heb. Daarvoor heb je de volgende formule voor:
A=ln〖(2)〗/t_(1⁄2) ∙N
De In is een functie op je rekenmachine en de halveringstijd kan je opzoeken in binas 25.
We gaan de formule omschrijven, dat heb ik hier gedaan. Je krijgt:
N=A/ln〖(2)〗 ∙t_(1⁄2)
Die halveringstijd moeten we nog opzoeken. Ik heb hier gekozen voor het deeltje calcium 47, maar dat wordt altijd in de vraag gegeven, dus misschien is het bij jou wel een ander deeltje. Van dat deeltje kan je de halveringstijd opzoeken en die is in dit geval 4,54 dagen. 4,54 dagen is natuurlijk niet de standaardeenheid, want de standaardeenheid van tijd is seconde. Om deze tijd te gebruiken, moeten we dit dus nog omrekenen naar seconden. Van dagen naar uur doen we keer 24, van uren naar minuut doen we keer 60 en van minuten naar seconden doen we nog een keer keer 60. Je kunt ook in één keer in je binas opzoeken hoeveel seconden er in een dag zitten, maar met deze stapjes kom je er ook altijd. Dan heb je dus getallen die je kunt invullen in je formule.
Je hebt de activiteit in becquerel; je hebt de ln〖(2)〗 die in je rekenmachine kan opzoeken en je hebt de t_(1⁄2) dus de halveringstijd die je in seconden hebt uitgerekend. Als je alles invult, kom je uiteindelijk op een aantal deeltjes, namelijk:
1,415∙10^12 deeltjes.
Hoe bereken je de massa van het aantal deeltjes in een stralingsbron?
Dat zijn best wel veel deeltjes, maar nu wil ik nog weten hoeveel die deeltjes samen wegen. Om dat te berekenen, moet ik nog weten wat één deeltje weegt. Als ik weet hoeveel één deeltje weegt, dan kan ik uiteindelijk uitrekenen hoeveel alle deeltjes samen wegen. Dus wat doe ik? Ik pak de massa van één deeltje en die ga ik vermenigvuldigen met het aantal deeltjes wat ik heb gevonden.
Het aantal deeltjes kan ik zo weer overnemen en de massa ga ik opzoeken in binas. In binas kan je op twee manieren de massa opzoeken. Je kan hem achterin in je periodieksysteem opzoeken, daar staat de massa een beetje precies, of je kan hem opzoeken in je isotopentabel in tabel 25, daar staat hij heel precies.
Als je het netjes wilt doen, doe je het altijd even met het hele lange getal. Ik heb nu even de korte gepakt. De massa van een zo een calcium deeltje is 46,95 units en units zijn natuurlijk nog geen standaardeenheden. Units moet ik nog omrekenen naar kilogram, want kilogram is de standaardeenheid van massa. Ik moet dus ook nog vermenigvuldigen met een extra factor die van units kilogram maakt. De factor is
1,66∙10^(-27). Ik vermenigvuldig de massa in units, eigenlijk die eerste twee stukjes, met de massa van een unit in kilogram om daar uiteindelijk kilogram van te maken. Dat kan ik netjes in mijn rekenmachine invullen en dan zie ik dat ik een massa heb van 1,1∙10^(-13) Kg
Hoe bepaal je of een antwoord logisch is?
Dat is dus helemaal niet zoveel, terwijl er best wel veel deeltjes per seconde vervallen. Is dat dan logisch? We hebben te maken met deeltjes, die zijn heel licht en heel klein zijn, dus de massa zal uiteindelijk ook niet zo heel groot zijn. Verder is het gewoon een heel klein potje, waar ook maar een heel klein beetje stof in zit. De massa kan inderdaad zo klein zijn.
Welke stappen volg je om de massa van de deeltjes te berekenen?
Dan moeten we altijd even kijken wat dat zijn de stapjes die we hier gemaakt hebben. We hebben de activiteit gekregen en daarmee hebben we uitgerekend hoeveel deeltjes je hebt. Daar heb je de halveringstijd voor opgezocht in je binas en ln〖(2)〗 gewoon ingetypt.
Dan gaan we verder met het aantal deeltjes en daarvan gaan we uitrekenen hoeveel die wegen. We pakken de massa van een deeltje en die vermenigvuldigen we met het totaal aantal deeltjes. Zo bereken we uiteindelijk de totale massa.
Abonneer op ons YouTube kanaal voor meer video’s!
Nog meer video’s van onze trainers bekijken waarin ze je alles uitleggen over moeilijke vakken? Abonneer je dan op ons Lyceo YouTube kanaal!
Examentraining natuurkunde volgen?
Met de examentraining natuurkunde van Lyceo bereid jij je optimaal voor op jouw (eind)examen. De examentrainingen van Lyceo zijn als enige in Nederland bewezen effectief. Dat blijkt uit onafhankelijk onderzoek van SEO Economisch Onderzoek. De examentraining natuurkunde wordt gegeven door onze deskundige, enthousiaste en ervaren begeleiders. De houding en kennis van onze trainers worden door hun leerlingen met een gemiddeld cijfer van een 8,3 beoordeeld: een cijfer waar we trots op zijn.
Op de pagina examentraining lees je meer over wat Examentraining bij Lyceo inhoudt.
Op de pagina Oefenexamens natuurkunde kun je veel verschillende oefenexamens vinden.
Op de pagina natuurkunde Tips & Tricks vind je allerlei tips die jouw helpen bij de voorbereiding op je examen.
