Khảo sát một bình ion hoá có cấu tạo là bình khí đơn phân tử và hai điện cực kim loại

Khảo sát một bình ion hoá có cấu tạo là bình khí đơn phân tử và hai điện cực kim loại được đặt hiệu điện thế 2 kV. Khi khối khí này bị ion hoá nhờ tác dụng của tia phóng xạ thì sẽ có dòng điện chạy qua khối khí. Để đo dòng điện rất nhỏ này người ta dùng một ampe kế rất nhạy (Hình IV.1).

Sách bài tập Vật Lí 12 Bài tập cuối chương 4 - Kết nối tri thức

Câu IV.9 trang 85 Sách bài tập Vật Lí 12: Khảo sát một bình ion hoá có cấu tạo là bình khí đơn phân tử và hai điện cực kim loại được đặt hiệu điện thế 2 kV. Khi khối khí này bị ion hoá nhờ tác dụng của tia phóng xạ thì sẽ có dòng điện chạy qua khối khí. Để đo dòng điện rất nhỏ này người ta dùng một ampe kế rất nhạy (Hình IV.1).

a) Vẽ đồ thị biểu diễn độ phóng xạ mẫu ²²⁰Rn trong bình theo thời gian, biết rằng độ phóng xạ tài thời điểm ban đầu là H₀.

b) Xác định chu kì bán rã của ²²⁰Rn.

c) Để dòng điện đủ lớn như trong thí nghiệm cần tối thiểu 1 mL lượng khí ²²⁰Rn ở điều kiện tiêu chuẩn. Hãy ước tính khối lượng tối thiểu của bình từ chất phóng xạ ²²⁸Th để duy trì độ phóng xạ không đổi của ²²⁰Rn trước khi làm thí nghiệm. Biết rằng:

²²⁸Th phân rã a với chu kì bán rã 1,9 năm thành ²²⁴Ra.

²²⁴Ra phân rã a với chu kì bán rã 3,6 ngày thành ²²⁰Rn.

Lời giải:

a) Vì độ phóng xạ tỉ lệ với cường độ dòng điện nên đồ thị cũng đồng dạng với đồ thị cường độ dòng điện Hình IV.1G.

b) Dựa vào đồ thị ta thấy tại các thời điểm 55 s; 110 s;… thì thu được các giá trị cường độ dòng điện giảm còn một nửa. Suy ra T = 55 s.

c) 1 mL khí ²²⁰Rn muốn duy trì độ phóng xạ thì lượng ²²⁰Rn bị mất đi phải được bù trừ bằng lượng ²²⁰Rn trong phân rã ²²⁴Ra. Và lượng ²²⁴Ra phải được bù trừ bằng lượng ²²⁴Ra tạo ra trong phân rã của ²²⁸Th. Chính vì vậy, để duy trì ta cần phải có: H_Th = H_Ra = H_Rn

1 mL khí ở điều kiện tiêu chuẩn có số mol là: $n=\frac{V}{22,4}=\frac{{1.10}^{-3}}{22,4}=4,{46.10}^{-5}mol$

Số hạt  ²²⁰Rn là: $N_{Rn}=4,{46.10}^{-5}.6,{02.10}^{23}=2,{685.10}^{19}$

$H_{Rn}=\lambda N_{Rn}=\frac{\ln 2}{T}.N_{Rn}=\frac{\ln 2}{55}.2,{685.10}^{19}=3,{38.10}^{17}Ci=H_{Th}$

$N_{Th}=\frac{H_{Th}}{{\lambda }_{Th}}=\frac{3,{38.10}^{17}}{\frac{\ln 2}{1,\mathrm{9.365.86400}}}=2,{92.10}^{25}$

$m_{Th}=\frac{N_{Th}}{N_A}.A=\frac{2,{92.10}^{25}}{6,{02.10}^{23}}.228=11059g\approx 11kg$

Lời giải SBT Vật Lí 12 Bài tập cuối chương 4 hay khác:

• Câu IV.1 trang 84 Sách bài tập Vật Lí 12: Trong hạt nhân có ba loại hạt là nucleon, proton và neutron....

• Câu IV.2 trang 84 Sách bài tập Vật Lí 12: Tìm câu sai. Kí hiệu n là neutron, và p là proton. Trong hạt nhân có thể có trường hợp:....

• Câu IV.3 trang 84 Sách bài tập Vật Lí 12: Trong hạt nhân ${}_6^{14}C$ có....

• Câu IV.4 trang 84 Sách bài tập Vật Lí 12: Hai hạt nhân có tỉ số số khối là 8 và 27. Tỉ số hai bán kính của chúng là:....

• Câu IV.5 trang 84 Sách bài tập Vật Lí 12: Thể tích nhỏ nhất có thể có của các hạt nhân là....

• Câu IV.6 trang 84 Sách bài tập Vật Lí 12: Năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân là năng lượng liên kết....

• Câu IV.7 trang 84 Sách bài tập Vật Lí 12: Phóng xạ là quá trình:....

• Câu IV.8 trang 84 Sách bài tập Vật Lí 12: Trong một phản ứng phóng xạ, khi có tia α thì cũng có thể có:....

• Câu IV.10 trang 85 Sách bài tập Vật Lí 12: Hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân sau: ....

• Câu IV.11 trang 85 Sách bài tập Vật Lí 12: Cho các hạt nhân: ${}_{13}^{27}\text{Al}{;}_{82}^{206} \text{Pb}.$ Biết m_Al = 26,98153 amu; m_Pb = 205,9745 amu; m_p = 1,00728 amu; m_n = 1,00866 amu;....

• Câu IV.12 trang 85 Sách bài tập Vật Lí 12: Một phòng thí nghiệm ban đầu mua về một mẫu phóng xạ nguyên chất có khối lượng m₀.....

• Câu IV.13 trang 86 Sách bài tập Vật Lí 12: Một mẫu chất phóng xạ, có chu kì bán rã 2 ngày, gồm 6,4.10¹¹ hạt nhân nguyên tử.....

• Câu IV.14 trang 86 Sách bài tập Vật Lí 12: ²³⁸U phân rã thành ²⁰⁶Pb với chu kì bán rã 4,47.10⁹ năm. Một khối đá được phát hiện chứa 46,97 mg ²³⁸U và 23,15 mg ²⁰⁶Pb....

• Câu IV.15 trang 86 Sách bài tập Vật Lí 12: Khi cây còn sống, tỉ lệ hai đồng vị ¹²C và ¹⁴C trong nó và trong khí quyển là như nhau....

• Câu IV.16 trang 86 Sách bài tập Vật Lí 12: Tiêm 10 cm³ dung dịch chứa đồng vị phóng xạ ²⁴Na với nồng độ 10^-3 mol/L vào tĩnh mạch của người....

• Câu IV.17 trang 86 Sách bài tập Vật Lí 12: Giả sử quả bom nguyên tử thả xuống Hiroshima có chứa 100 kg quặng uranium trong đó ${}_{92}^{235}\text{U}$ chiếm 25%.....

• Câu IV.18 trang 86 Sách bài tập Vật Lí 12: Một nhà máy điện nguyên tử tiêu thụ trung bình 58,75 g ${}_{92}^{235}\text{U}$ mỗi ngày. Biết hiệu suất của nhà máy là 25%;....