Hogy van ez a felezési idő?

Vannak olyan anyagok, amelyek atomszerkezete instabil. Itt bizonyos magfolyamatok zajlanak, amelyek hatására részecskék távoznak az atomból, ezek a részecskék jórészt más anyagokon is áthatolnak, ezt nevezik radioaktivitásnak. Ez a folyamat természettörvény szerint zajlik, ami azt jelenti itt, hogy időegység alatt (mondjuk száz év) a benne lévő insabil anyag fele lebomlik (átalakul stabillá). A maradék anyagnak a következő 10 évben ismét a fele bomlik el, és így tovább, minden 100 évre.

Azért így zajlik a folyamat, mert az instabilitás miatt az atomokban magerők lépnek fel. Amikor kevesebb instabil anyag van,a magerő csökken, ezért kevesebb is bomlik. A szabály olyan, hogy meghatározott idő alatt mindig a fele bomlik. Ez a "felezési idő" az adott anyagra jellemző érték.

Valóban az 1-es opció ahelyes.

#2

"hogy lehet,hogy 50 stabillá válik,50 meg ugyanolyan instabil,mint eredetileg....??"

Úgy, hogy ha egy atom radioaktív egy atommag, az azt jelenti, hogy instabil, és (adott idő alatt bizonyos valószínűséggel) képes másik atommaggá alakulni. Például a C-14 es izotóp radioaktív, elektron (és antineutrino) kibocsájtás során stabil N-14 izotóppá alakul.

Ahogy írtam, egy adott radioaktív atommag bizonyos idő alatt bizonyos valószínűséggel bomlik. Minél több van belőle, adott idő alatt annál tbb fog elmbomlani. A felezési idő alatt az atomok fele bomlik el, tehát például ha kiindulunk 2 millió C-14 atommagból, akkor a felezési idő (kb. 5730 év) eltelte után 1 millió C-14 magod és 1 millió N-14 magod lesz (körülbelül, mert a bomlás valószínűségi alapon működik).

Amúgy az sem feltétlenül igaz, hogy a felezési idő végére 50 instabil és 50 stabil atommagod lesz. A bomlás során képződő mag is lehet instabil (azaz radioaktív). Erről szólnak a bomlási sorok. Például az urán-238 bomlása során képződő thórium-234 is instabil ahogy annak a bomlásterméke is, stb., egész az ólom-206-ig. (Bár itt hozzá kell tenni, hogy az Urán-238 felezési ideje jóval hosszabb, mint a bomlási sor bármelyik köztes termékéé, így igazából azok csak nagyon kis mennyiségben lesznek jelen.)

Bővebben:

[link]

#1

"az instabilitás miatt az atomokban magerők lépnek fel."

Magerőnek pont a nukleonokat összetartó erőket hívják.

"Amikor kevesebb instabil anyag van,a magerő csökken, ezért kevesebb is bomlik."

Ez nem igaz, egy adott atomon belül az átlagos magerő nagysága független attól, mennyi van belőle. (Átlagosan persze változik, csak azzal számolni meg nem sok értelme van.)

"és van 50 atomom,amelyik már nem sugároz"

Az 1 se jó, sugárzó nuklidból is keletkezhet még sugárzó nuklid.

Gondolom középiskolás szutyok kérdés.

/Hát nem lett rövid, de konyhanyelven és példákkal talán érthetőbb - már ha még hasznos lehet./

Szerintem a kérdezőt az alapvető része érdekelheti, és inkább egy hétköznapibb és alapvetőbb értelemben kérdezi, vagyis amire számszerűen is kérdezett, hogy 100-ból a felezés után marad 50/50. Arra meg alapvetően azért az 1-es válasz ezen része is megfelelő, csak a kérdés kicsit pontatlan lett.

Kérdező mint már kiderült a válaszokból, van olyan eset amikor a bomlás után is sugározó maradék keletkezik. Attól viszont az már más anyag, az is bomlástermék, egy másik fajta sugárzó anyag, tehát a felezés ott megtörtént.

Konyhanyelven is a felezési idő /hátha segít jobban átlátni/:

Egy számsoron nézve így néz ki, ha a számok radioaktív atomokat jelölnek db szerint. Vagyis azonos idők alatt a felére csökken a sugárzó atomok mennyisége:

1000 (db)

500 (db)

250 (db)

125 (db)

62 (db)

31 (db)

15 (db)

7 (db)

stb

2/ - "ha van 100 radioaktív atomom,mindegyikre ugyanolyan fizikai,kemiai,természetes folyamatok hatnak,akkor hogy lehet,hogy 50 stabillá válik,50 meg ugyanolyan instabil,mint eredetileg....??"

Igen (a hogyan az mindjárt). Az ilyen atomok alapvetően (!) instabilak, ez az alap, vagyis az instabilitás az, hogy kisugározhat valamit. Nem tudni pontosan mikor, de nem stabil.

A kisugárzással elveszít magából (proton, neutron, elektron), viszont át is alakul mássá és stabillá is, ez a stabil bomlástermék marad (az nem sugároz).

Oké akkor miért felére? Mert ez szokott lenni ami érdekes az embereknek, hogy mitől pont a felére? Miért nem mind egyszerre bomlik el?

Maga a felezési idő egy statisztikai adat (!) és nem egy db atomra értendő, hanem nagyszámú mennyiségekre, hosszú mérésekre. Szokták valószínűségnek is mondani.

Példa konyhanyelven, hogyan számolják ki a felezési időt:

- Van 1000 db dobókockánk - ezek az instabil atomok. Eldobjuk mindet, és ami 6-os az lesz ami kisugároz és bomlik. Ha már 6-os lett és bomlott, akkor lekaparjuk a 6-ost a kockáról, az már nem fog bomlani. Akár vissza is tehetjük a többi közé.

- Dobtunk és mondjuk volt az 1000-ből 50 db 6-os. Ha 10-szer dobunk akkor eléri az 500-at (50 x 10 = 500), ami a fele. Ha egy dobás 1 óra, akkor a 10 dobás 10 óra, tehát a felezési idő ennél 10 óra. Tehát addig dobunk amíg eléri a felét a 6-osok száma, ez a felezési idő.

A gyakorlatban azt nem tudják, hogy egy adott instabil atom az mikor fog bomlani. Mert nagyszámú statisztikai adatot összegeznek. Megnézhető ennek az oldaláról is megint a dobókockás példa: dobókockák esetén sem tudják, hogy 1 db kocka elvetésénél lesz-e 6-os. Csak nagyszámú dobásnál tudnak átlagot.

Akkor most a dobókockás példát részletezzük, közelítve a gyakorlathoz.

Vagyis egy dobásra az 1000 kockából nincs 50 db 6-os, hanem csak 1, vagy 4, vagy 0, stb, változóan. És a dobások sűrűsége is folyamatosnak tekinthető, tehát nem óránként van egy dobás. Folyamatos dobás van valójában és mindig van valamennyi 6-os, ami változó (!), néha 1, néha 4, stb. Összegezve viszont óránként van átlag (!) 50 db 6-os/óra. Az 1 órai dobásból már számolható a felezési idő ami a 10 óra.

Amennyi idő alatt eléri a felét a mérés szerint, az a felezési idő. Nyilván lehet mérni egy rövidebb időt és kiszámolható a felezési idő. Vagyis addig dobják a kockákat, amíg eléri a 6-osok száma a felét, és megvan a felezési idő. Nyilván lehet kevesebb idő is és kiszámolják.

Ez az átlag a lényeg benne és nem egy adott pillanatban a bomlások tényleges mennyisége, mert annyira pontosan nem tudják. A felezési idő egy statisztikai érték és egy pillanatra és egy db atomra nem használható! Tehát a dobások közben a 6-osok változóan jönnek, és hosszú idő alatt lehet átlagolni. Egy db atomra nem tudnak pontosat, hogy az mikor fog elbomlani, sugározni, ezt jelenti amikor valószínűségnek is nevezik a felezési időt.

Nos tehát nem időnként van egy bomlás, és nem is teljesen egyenletes, hanem valamennyi bomlás folyamatosan van, ami változó mennyiség, itt bomlik egy, ott tíz, amott négy, stb, de hosszú távon van statisztikai értéke. Amennyi idő alatt eléri a felét a sugárzás, az a felezési idő.

Felezési idő az van nagyon gyors és sok éves is, és ha nem ismerik akkor elkezdik mérni és kiszámolják, hogy mikor éri el a felét átlagosan.

3/5 sadam87

"Minél több van belőle, adott idő alatt annál tbb fog elmbomlani."

Hát nagyon necces szerintem, hogy hogyan értjük. Hétköznapi értelemben nem, így összezavarhatja a kérdezőt, mindig ugyanannyi bomlik, de egy db atomról azért már nem tudják, hogy az mikor fog kisugározni. De 100 kg és 300 kg esetén azonos.

Hogy vajon miért nem bomlanak teljesen egyenletesen és azonosan a radioaktív atomok, azt nem tudják.

#6 (TappancsMancs)

"Hát nagyon necces szerintem, hogy hogyan értjük."

Én nem tudom, te ezt hogyan érted.

"de egy db atomról azért már nem tudják, hogy az mikor fog kisugározni."

Ez igaz.

"De 100 kg és 300 kg esetén azonos."

Már hogyan lenne azonos. Ha van 100 kg, illetve 300 kg tiszta radioaktív izotópod (értelemszerűen ugyanabból), akkor az első esetben a felezés idő alatt 50 kg bomlik el, a második estben 150 kg.

"Hogy vajon miért nem bomlanak teljesen egyenletesen és azonosan a radioaktív atomok, azt nem tudják."

Ezen nem tudom, mit értesz. Ha azt, hogy mindig pont a felezési idő alatt bomlenak el, akkor pontosan tudjuk, hogy azért, mert egy adott izotóp adott idő alatt adott valószínűséggel bomlik el, és ebből kiszámolható, nagy mennyiságű (!!) izotóp esetén mennyi idő alatt fog a fele elbomlani. Ebben nnincs rejtély.

8/8 sadam87

Én nem tudom, te ezt hogyan érted.

Ja igen okés. Mint írtad is - nagyon jó a kérdezőnek.

A kérdés, hogy akkor a mennyiséget mire értjük, a kg-ra, vagy a fele arányszámra? Mert mindkettő mennyiségeket jelent, mennyiség a kg és mennyiség a fele része is.

A mennyiségi nézete:

1. Tömeg szerint (kg)

- 100 kg felezési idő alatt 50 kg elbomlik.

2. Százalékos arány szerint

- Viszont 100 kg-nak és 200 kg-nak is ugyanannyi a felezési ideje, vagyis ... év alatt fele bomlik el mennyiségben mindkét mennyiségnek.

Talán még azt érdemes szerintem hozzátenni az egész kérdéshez, hogy a felezési időt az kiszámolhatnák harmadolási időre is, meg negyedelési időre is, és 4/5-ölési időre is. De minek. Jó a fele, abból számolható.

Tehát itt a felezési időnél nincs természetileg ilyen külön időpont, ezt kinevezik, megmérik mikor csökken a felére. Lehetne negyedelés is, mert azt is eléri valamikor a negyed részét is.

#8

"A kérdés, hogy akkor a mennyiséget mire értjük, a kg-ra, vagy a fele arányszámra?"

Mennyiséget szerintem elég egyértelműen abszolút mennyiségre értjuk, nem arányra, de ha mégis félreérthető volt a kérdezőnek, akkor elnézést.

#6

"Vagyis azonos idők alatt a felére csökken a sugárzó atomok mennyisége:

1000 (db)

500 (db)

250 (db)

125 (db)

62 (db)

31 (db)

15 (db)

7 (db)

stb"

Ha már említettük azt, hogy a felezési idő igazából statisztikai alapon, a nagy számok törvénye alapján jön ki, akkor hadd említsem meg, hogy ilyen kis számoknál szinte biztos nem ezt kapnánk (persze lehet, de nagyon kicsi az esélye). A felezési idő csak azért működik, mert bármilyen makroszkópikusan értelmezhető mennyiségű radioaktív anyagban irgalmatlan sok radioaktív atom van. (Persze értem, hogy a példa kedvéért lehetnek ilyen kis számok, csk itt kifejezetten zavaró, hogy sok esetben törtszámoknak kéne kijönnie.)

A kockás példával kapcsolatban:

"Dobtunk és mondjuk volt az 1000-ből 50 db 6-os."

Miért pont 50? Persze akár lehet is, csak nem értem miért.

"Ha 10-szer dobunk akkor eléri az 500-at (50 x 10 = 500), ami a fele."

Na, ezzel már komolyabb gondok vannak. Miért dobnánk mindig 50-et? Egyszer előfordulhat, de tízszer egymás után??? Vagy annyira cinkelt a kocka, hogy 50 a hatosok várható száma 1000 dobásból??

Másrészt ha 1/20 az esélye a hatosnak (valamiért), akkor sem igaz, hogy minden körben 50-et dobnánk. Egyre kevesebb kockával dobhatnánk hatost, így egyre csökkenne a hatosok száma (és nem az aránya!).

Az atomokra visszatérve. Ahogy halad az idő előre, egyre kevesebb radioaktív atomunk marad, viszont a bomlás valószínűsége nem változik. Ez azt jelenti, hogy az idő előrehaladtával egyre kevesebb atom is fog elbomlani. (És azz anyag sugárzása is egyre gyengülni fog.)

Például mondjuk, hogy X idő alatt egy radioaktív izotóp 10%-a bomlik el. Ha 10 000 atomból indultunk ki, akkor ez azt jelenti, hogy X idő alatt 1000 atom bomlik el, tehát 9000 marad meg. Újabb X idő alatt viszont már csak 900 fog elbomlani, 8100 marad. Újabb X idő alatt 810 bomlik el, stb.

(Nekem őszintén szólva a kockás példa maradéka is kicsit zavaros, de ehet, hogy csak én vagyok így vele.)

"Ez az átlag a lényeg benne és nem egy adott pillanatban a bomlások tényleges mennyisége, mert annyira pontosan nem tudják."

Valójában épp ezt mérik, hiszen - ahogy írtad is - a bomlás során a bomló atom sugárzást bocsájt ki. Magyarán minél erősebb a sugárzás, annál több atom bomlott el adott idő alatt.

Az tényleg igaz, hogy egy adott atomnál nem lehet előre megmondani, mikor bomlik el (legfeljebb annyit, adott idő alatt mekkora eséllyel bomlik el, de egy atomra ez nem árul el sokat).