Transcript ATOMFYSIK

ATOMFYSIK
Atomen
 Atomen är den minsta byggstenen i ett
grundämne som fortfarande har ämnets
egenskaper.
 Ämnen som bara består av en sorts atomer
kallas grundämnen.
Atomenshistoria
Ordet atom kommer från grekiskans a’tomos som
betyder odelbar.
 Demokritos (400 f Kr). Alla ämnen är uppbyggda av
små partiklar som inte kan sönderdelas.
John Dalton
 ”Biljardbolls modell” Atomer är solida kulor.
J.J Thomson (1904)
 ”Russinen i Kakan” Negativa elektroner i ett positivt
ramverk.
 N-pris fysik 1906.
Ernest Rutherford (1911)
 Atomer är mest tomrum, negativa elektroner
kretsar kring en positiv kärna.
 N-pris kemi 1908.
Niels Bohr (1913)
 Elektronerna rör sig i banor runt kärnan.
 N-pris fysik 1922.
Atomens uppbyggnad
 Atomen är uppbyggd av tre olika
byggstenar som kallas
elementarpartiklar.
 Protoner (positivt laddade)
Kretsande
elektroner
 Neutroner (oladdade)
 Elektroner (negativt laddade)
 Elektronerna kretsar i enormt
hög fart runt kärnan
Kärna
 Vilket ämne det är beror på hur
många protoner, elektroner och
neutroner atomen består av.
Proton
Neutron
Atom Fakta
 Atomen är som helhet oladdad (det finns lika många





elektroner som protoner).
I princip hela atomens massa är koncentrerad i kärnan.
En proton och en neutron har ungefär lika stor massa.
En neutrons massa är ungefär 2000 gånger så stor som
elektronens.
Kärnans densitet är enormt hög.
Om en sockerbit hade samma densitet som en
atomkärna skulle den väga ca 300 miljoner ton.
Olika atomer
 Det finns fler än 100 st olika atomer.
 Den enklaste är väte. Den består av 1 proton
och 1 elektron.
 De största atomerna består av mer än 100
protoner och elektroner + neutroner.
 Vilket ämne det är styrs av hur många
protoner ämnet innehåller.
Isotoper
 Olika atomer av samma slag.
 Har lika många protoner men olika många
neutroner.
 Har samma atomnummer men olika masstal.
 Många grundämnen består naturligt av en
blandning av olika isotoper.
Strålning
Radioaktiv strålning
 Äldre benämning på joniserande strålning,
strålningen är i sig inte radioaktiv utan sänds
ut av radioaktiva ämnen.
Radioaktivitet
 Egenskap hos vissa atomkärnor att spontant
sända ut joniserande strålning och då övergå
till en dotterkärna (annat ämne).
Joniserande strålning
 Strålning som har förmågan att slå ut
elektroner ur atomer och på så sätt förvandla
dom till joner.
 Det finns många olika sorters joniserande
strålning
Viktigaste sorterna av
joniserande strålning
 Alfa-strålning
 Beta-strålning
 Gamma-strålning
 Röntgen-strålning
Alfa-strålning





Uppstår vid alfa-sönderfall.
Består av heliumkärnor
Två Protoner och två Neutroner
Väldigt liten räckvidd (10cm i luft)
Stoppas av ett papper
Beta-strålning
 Uppstår vid beta-sönderfall.
 En neutron som omvandlas till en proton och
en elektron.
 Består av elektroner.
 Når ca 10m i luft.
 Stoppas av en glasruta.
Gamma-strålning
 Bildas tillsammans med alfa och beta-
strålning.
 Består av elektromagnetisk strålning med
kortare våglängd än Röntgen-strålning.
 Stoppas av en betongvägg eller bly.
Röntgen-strålning
 Består av elektromagnetisk strålning.
 Används vid röntgning.
 Upptäcktes 1895 av Wilhelm Conrad Röntgen
som fick det första Nobelpriset i fysik för
upptäckten 1901.
Strålningsskydd
Varför är joniserande
strålning farligt?
 Joner kemiskt reaktiva ock kan orsaka skador
på levande vävnad.
 Strålningen bryter sönder DNA-spiralen.
 Hur farlig strålningen är beror på dos,
exponeringstid och vilken samman sättning
strålningen har.
Hur mäter man strålning?
 Ett ämnes radioaktivitet mäts i Becquerell
(Bq). 1Bq är ett sönderfall per sekund.
 Stråldosen som man utsätts för mäts i
millisievert (mSv)
Halveringstid
 Är den tid det tar för ett radioaktivtämne att
sönderdelas så att halva mängden återstår.
 Uran- Halveringstid 4,5 miljarder år
 Plutonium- Halveringstid 24000 år
Fission
 Fission betyder klyvning.
 Betyder att man klyver atomkärnor.
 Sker i Kärnkraftverk och Kärnvapen.
 Vid klyvning av atomkärnor frigörs enorma
mängder energi.
Fusion
 Betyder sammansmältning av atomkärnor.
 När atomkärnorna slås ihop frigörs enorma
mängder energi.
 Solens energi kommer från fusion.
 På jorden förekommer bara fusion i större
skala i vätebomber.
 För att fusion ska kunna ske måste först
extrema temperaturer och tryck uppnås.
Kärnklyvning
 Klyvbart material (Uran eller






Plutonium)
En neutron skickas mot en
klyvbar kärna.
Atom kärnan går i bitar.
Då frigörs 2-3 nya Neutroner och
Energi.
De nya Neutronerna klyver nya
kärnor.
En kedjereaktion har startats.
I ett kärnkraftverk är reaktionen
kontrollerad medan den i
kärnvapen är okontrollerad.
Var kommer energin ifrån?
(Fission)
 I atomkärnan finns en stark kraft (kärnkraft) som
håller ihop kärnan trots att alla protoner vill stöta
bort varandra.
 När neutronen träffar kärnan orkar den inte
längre hålla ihop utan stöts isär med våldsam
kraft och denna kraft övergår i rörelseenergi.
 Rörelseenergin sprids till omgivningen genom
att partiklarna krockar med omgivande atomer.
 Detta upplever vi som värme.
Var kommer energin ifrån?
(Fusion)
 Genom att slå ihop små atomkärnor
(ex, H,
He) till större kan man tjäna bindningsenergi.
 Den intjänade bindningsenergin som inte
längre behövs avges.