Problemem elektrowni termojądrowych jest:

D. skomplikowana technologia ich budowy.

Elektrownia jądrowa musi wytworzyć warunki bardzo wysokiego ciśnienia i temperatury w celu syntezy wodoru w hel.

Podczas rozpadu alfa emitowane jest jądro helu. Zapiszmy schemat tego rozpadu:

Podczas rozpadu powstaje izotop ceru. 

Czas połowicznego rozpadu to okres, po którym w próbce pozostaje połowa jąder promieniotwórczych. 

Po pierwszym czasie połowicznego rozpadu w próbce pozostała ¹/₂ początkowej masy izotopu. Po kolejnym czasie połowicznego rozpadu ¹/₄, następnie ¹/₈, ¹/₁₆, ¹/₃₂ i ¹/₆₄. Zatem w ciągu całej minuty upłynęło 6 czasów połowicznego rozpadu. Stąd czas połowicznego rozpadu musiał być równy 10 sekund.

Wskazany rozpad jest rozpadem alfa - podczas reakcji jądrowej emitowane jest jądro helu (cząstka alfa).

Z tablic odczytujemy masy poszczególnych izotopów:

Obliczmy deficyt masy między substratami a produktami:

Korzystając ze wzoru wiążącego energię z masą wyznaczmy energię wynikającą z deficytu masy:

Prędkość światła przyjmujemy jako:

Zatem:

Czas połowicznego rozpadu radonu wynosi:

Z wykresu zamieszczonego na stronie 263 w podręczniku odczytujemy po jakim czasie liczba pozostałych jąder wyniesie 40%.

Po czasie niecałych 5 dni z początkowej liczby jąder radonu pozostanie tylko 40%. 

Poprawna odpowiedź:

B. Nie, ponieważ ma zbyt małą masę.

Tylko obiekty bardzo masywne dzięki odpowiedniej sile grawitacji mogą zapaść się i utworzyć czarną dziurę.

Czas życia Słońca możemy przyjąć jako 11 mld lat. Obecnie Słońce liczy sobie około 4,5 mld lat. Ułóżmy proporcję pozwalającą wyznaczyć wiek naszej gwiazdy w odniesieniu do ludzkiego życia.

Obecnie Słońce ma około 33 lat ludzkiego życia.

Spalanie helu w jądrze zacznie się po około 10 mld lat życia Słońca.

Słońce zacznie syntezę helu w wyższe pierwiastki w wieku 73 lat ludzkiego życia.

a) pluton, rad (pierwiastki o liczbie atomowej większej niż żelaza)

b) hel, azot (pierwiastki o liczbie atomowej mniejszej niż żelaza)

c) żelazo (żelazo ma największą energię wiązania przypadającą na nukleon)

Zapisujemy schemat reakcji:

Masa substratów:

Masa produktów:

Obliczmy deficyt masy między masami produktów i substratów:

Energię wydzieloną podczas pojedynczej reakcji rozpadu radonu wyznaczymy jako:

Prędkość światła przyjmujemy jako:

Stąd:

Korzystając z proporcji wyznaczmy ile energii zostanie wydzielone podczas rozpadu 1 g radonu.

Promień Słońca wynosi:

Promień Ziemi wynosi:

Obliczmy ile razy skróci się promień Słońca:

Wyznaczmy promień Ziemi, gdyby uległa skurczeniu w podobnym wymiarze co Słońce:

Czas połowicznego rozpadu izotopu węgla C-14 jest równy:

Ze strony 263 w podręczniku odczytujemy po jakim czasie w próbce pozostanie 85% liczby jąder promieniotwórczych:

Obliczmy rok, za którego pochodzi użyte drewno do produkcji tych przedmiotów:

Te przedmioty pochodzą z VIII wieku n.e.