Інформація для вчителів
Застосування
Вимірювання активності різних кількостей калій хлориду
Поряд з ураном і торієм калій належить до природних радіоактивних речовин. З масовою часткою 2,6 % він входить до 10 найпоширеніших елементів земної кори і міститься в численних мінералах, а також в усіх органічних речовинах.
Природний калій складається з трьох ізотопів. Ізотоп K-40, якого міститься лише незначна частка - 0,0117 %, розпадається з періодом напіврозпаду років через β-розпад, а також через K-захоплення та емісію -випромінювання. Через великий період напіврозпаду питома активність K-40 дуже мала, тож учні можуть без побоювань експериментувати з довільними кількостями.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Як попередні знання учні мають володіти поняттями «швидкість лічби», «фонова швидкість лічби», а також умінням поводитися з лічильником Гейгера-Мюллера. Крім того, учні мають усвідомлювати, що радіоактивність - це природні процеси і що це процеси, які зазнають статистичних флуктуацій.
Принцип
Учні за допомогою лічильника Гейгера-Мюллера досліджують залежність інтенсивності випромінювання від кількості калій хлориду.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
За допомогою досліду учні пояснюють зв'язок між інтенсивністю випромінювання та кількістю радіоактивної речовини.
Завдання
Учні досліджують інтенсивність випромінювання, коли кількість калій хлориду збільшують.
Правила безпеки
- Через малу питому активність калію слід очікувати лише невеликих швидкостей лічби. Щоб учениці й учні через велику статистичну похибку не дійшли хибних висновків, час вимірювання та кількість вимірювань зменшувати не слід.
- Для відмірювання калій хлориду використовують ложку-шпатель. Точності для цього досліду достатньо; слід звернути увагу на те, щоб шпатель не набирали надто високою гіркою, бо інакше ефекту не вдасться спостерегти.
- Для цього досліду діють загальні вказівки щодо безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Слабко радіоактивний калій хлорид часто використовують у замінниках солі
Через високий вміст у довкіллі калій дає приблизно 12 % природного радіаційного навантаження на людину. Тіло людини теж містить у середньому близько 15 г калію. Він створює радіоактивність від 3 до 5 кБк. Попри це його застосовують, наприклад, у харчових технологіях як складник кухонних солей і підсилювачів смаку. Чи є таке застосування радіоактивних речовин небезпечним, чи, можливо, ця небезпечність пов'язана з кількістю використаної речовини?
У цьому досліді досліджують, чи і як зростає інтенсивність випромінювання, коли кількість калій хлориду збільшують.
Завдання
- Запиши в протокол фонову швидкість лічби, а також виміряну швидкість лічби для різних поглинальних матеріалів
- Визнач різницю між фоновою швидкістю лічби та середніми значеннями швидкостей лічби
- Визнач частки різних видів випромінювання в сумарному випромінюванні
Схема досліду з різними поглинальними матеріалами
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Cobra SMARTsense - радіоактивність (Bluetooth + USB) | 12937-01 | 1 | 2 | Монтажна плита для радіоактивності | 09200-00 | 1 | 3 | Тримач лічильника SMARTsense, магнітний | 09207-00 | 1 | 4 | Тримач пластин, магнітний | 09203-00 | 1 | 5 | Пляшка широкогорла, поліетилен, 100 мл | 33913-00 | 1 | 6 | Кристалізаційна чашка, боросилікатне скло, d = 60 мм, бл. 75 мл | 46241-00 | 1 | 7 | Ложка-шпатель, сталь, l = 120 мм | 46949-00 | 1 | 8 | Калій хлористий, 250 г | 30098-25 | 1 | 9 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
|---|
Складання (1/3)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/3)
Схема досліду зі зразком калій хлориду
- Постав тримач пластин на монтажну плиту.
- Закріпи лічильник Гейгера-Мюллера у тримачі лічильника й установи його на тримачі пластин так, щоб він був вертикально над монтажною плитою.
- З'єднай лічильник Гейгера-Мюллера з датчиком.
Складання (3/3)
Схема досліду зі зразком калій хлориду
- Насип одну ложку солі калій хлориду в кристалізаційну чашку.
- З'єднай датчик із PHYWE measureAPP на планшеті: для цього натисни й утримуй кнопку Bluetooth 3 с. Потім у застосунку можна вибрати датчик радіоактивності.
Виконання (1/2)
Визначення фонової швидкості лічби без зразка калій хлориду
- Спершу визнач фонову швидкість лічби. Для цього зчитай три виміряні значення без зразка й занеси їх у таблицю в протоколі.
- Для дослідження зразка посунь кристалізаційну чашку з речовиною під лічильник Гейгера-Мюллера. Опусти лічильник так низько, щоб відстань до кристалізаційної чашки становила близько 1 см.
Виконання (2/2)
Вимірювання швидкості лічби зразка калій хлориду
- Зніми ще раз три виміряні значення й запиши їх у таблицю в протоколі.
- Виконай вимірювання з двома, трьома, чотирма і п'ятьма ложками й занеси результати в таблицю.
Протокол
Спостереження
Запиши виміряні значення для фонової швидкості лічби та різних матеріалів зразків. Потім визнач похибку фонової швидкості лічби, середні значення, а також різниці відносно фонової швидкості лічби.
Вимірювання
[імп/хв]
Z0 1
ZПов. 1
1 ложка KCl
ZЗвор. 1
2 ложки KCl
ZПапір 1
3 ложки KCl
ZСвинець 1
4 ложки KCl
ZСвинець 1
6 ложок KCl
1
Z0 2
ZПов. 2
ZЗвор. 2
ZПапір 2
ZСвинець 2
ZСвинець 1
2
Z0 3
ZПов. 3
ZЗвор. 3
ZПапір 3
ZСвинець 3
ZСвинець 1
3
Z0 M
ZПов. М
ZЗвор. М
ZПапір М
ZСвинець М
ZСвинець 1
Середнє значення
Z0 s
Похибка
Завдання 1
1. Обчисли різниці середніх значень відносно фонової швидкості лічби й занеси результати в таблицю.
Кількість ложок калій хлориду
Відношення
кількість ложок/різн.
Різниця
Z0 1
Z0 1
1
Z0 1
Z0 1
2
Z0 1
Z0 1
3
Z0 1
Z0 1
4
Z0 1
Z0 1
5
Питання