Równowaga promieniotwórcza

Symulacja ilustruje dojście do równowagi promieniotwórczej w układzie trzech jąder. Jądra A rozpadają się na jądra B, które z kolei rozpadają się na trwałe jądra C. Warunkiem osiągnięcia stanu równowagi jest dużo dłuższy czas połowicznego rozpadu jąder A niż jąder B. W przedstawionej symulacji czas połowicznego rozpadu jąder A wynosi 60,206 s a jąder B 0,301 s. Stan równowagi trwa do chwili, gdy ubytek jąder A staje się zauważalny.

R1W2KXKZAWnfj
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Opis alternatywny symulacji
Na ekranie grafiki po prawej stronie widoczny jest prostokątny układ współrzędnych, narysowany czarnymi strzałkami. Oś pionowa wielka litera N skierowana jest w górę i przedstawia liczbę jąder pierwiastka promieniotwórczego, ulegającego rozpadowi. Oś poziomą układu skierowana jest w prawo i przedstawia czas wyrażony w sekundach. Po lewej stronie od układu współrzędnych znajdują się suwaki. Za pomocą górnego suwaka użytkownik może dokonać wyboru liczby jąder pierwotnych wielka litera A z indeksem dolnym wielka litera A. Wartość tę można zmieniać od stu do dwudziestu tysięcy. Dolny suwak służy do zmiany zakresu w osi pionowej. Zakres ten można regulować od wartości minimalnej równej czterdzieści pięć do wartości maksymalnej równej pięć tysięcy. Po naciśnięciu przez użytkownika przycisku wielkimi literami START o układzie rysowane się trzy funkcje. Funkcje rysowane są liniami ciągłymi. Czerwona funkcja określa ilość jąder pierwotnych funkcji czasu. Wartość funkcji maleje wykładniczo, od wartości początkowej zadanej przez użytkownika. Funkcja narysowana kolorem zielonym przedstawia liczbę jąder wielka litera B będących efektem rozpadu jąder pierwotnych. Zielona funkcja rośnie od wartości zero wraz z upływem czasu. Funkcja narysowana niebieskim kolorem przedstawia liczbę jąder wielka litera C będących efektem rozpadu jąder wielka litera B. Niebieska funkcja, podobnie jak funkcja Zielona, rozpoczyna się w początku układu współrzędnych i rośnie początkowo wykładniczo a następnie liniowo.

Na przykład, kiedy za pomocą pierwszego suwaka wybieramy początkową liczbę atomów 900, to poniżej wielkie N z indeksem dolnym wielkie A jest równe 900. Kiedy suwakiem do zmiany zakresu osi wielkie Y wybieramy 420, oś Y odpowiednio się przeskalowuje. Wielkie N z indeksem wielkie B oraz wielkie N z indeksem dolnym wielkie C są równe 0.

Wciskamy START. Rysują się trzy linie. Pierwsza czerwona startuje dla Y=900 i nieco opada, do wartości 878 w ciągu 5 sekund. Wielkie N z indeksem dolnym wielkie A jest równe 878 po zakończeniu procesu. Linie zielona i niebieska startują w początku układu współrzędnych (0, 0), subtelnie się od siebie oddalają. Zielona kończy się w punkcie (5, 4) a niebieska w punkcie (5, 18). Wielkie N z indeksem dolnym wielkie B jest równe 4, a wielkie N z indeksem dolnym wielkie C jest równe 18.

1
Polecenie 1

Zastanów się nad tym, dlaczego liczba jąder C rośnie na animacji liniowo z czasem.

uzupełnij treść
RAJ2Xc1MjSwJa
Ćwiczenie 1
Ćwiczenie alternatywne. Zaznacz odpowiedź poprawną: Wartość funkcji opisującej liczbę jąder pierwotnych funkcji czasu: Możliwe odpowiedzi: 1. maleje liniowo, 2. maleje wykładniczo, 3. rośnie liniowo, 4. rośnie wykładniczo