Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».
§ 33. Дія радіоактивного випромінювання
Завдання 1 (с. 259)
Захист від альфа-випромінювання
Ви перебуваєте поблизу джерела α-випромінювання. Потрібно вибрати захисний одяг чи маску і пояснити вибір.
Розв’язання
Оцінюємо проникаючу здатність випромінювання: α-частинки зупиняються навіть у шарі паперу або верхньому шарі шкіри людини.
Визначаємо ефективність захисту: маска закриває лише дихальні шляхи, тоді як захисний одяг (наприклад, спеціальний костюм або товста тканина) створює бар'єр для частинок у всьому тілі.
Відповідь:
Краще надіти захисний одяг. α-частинки не проникають крізь шкіру, але можуть зашкодити організму при контакті з ним або потраплянні на відкриті ділянки тіла; одяг забезпечує повний фізичний бар'єр, тоді як маска захищає лише дихальні шляхи.
Завдання 2 (с. 259)
Порівняння теплових та радіаційних доз
Під час рентгенівського дослідження ви отримуєте в сотні разів менше енергії, ніж від ковтка гарячого чаю при його остиганні. Чому чай безпечний, а рентген — ні?
Розв’язання
Гарячий чай передає енергію за рахунок теплопровідності, що призводить до локального нагрівання тканин; організм може охолонути або випити більше чаю без серйозних наслідків для ДНК.
Рентгенівське випромінювання є іонізуючим: навіть невелика енергія достатня для виведення електронів з атомів, що призводить до розриву хімічних зв'язків у ДНК та виникнення мутацій.
Відповідь:
Гарячий чай безпечний, оскільки його дія обмежується нагріванням тканин, яке організм компенсує. Рентгенівське випромінювання небезпечне через здатність руйнувати молекули ДНК (іонізація), що призводить до мутацій і раку, навіть при малих енергетичних дозах.
Завдання 3 (с. 259)
Розрахунок поглинутої дози за часом
Співробітник лабораторії щосекунди отримує поглинуту дозу 2⋅10−9 Гр. Потрібно знайти поглинуту дозу протягом години.
Розв’язання
Визначаємо кількість секунд у годині: t=1⋅3600=3600с.
Обчислюємо загальну дозу: Dзаг=Dсек⋅t=(2⋅10−9Гр/с)⋅3600с.
Відповідь:
Поглинута доза за годину становить 7,2⋅10−6 Гр.
Завдання 4
Розрахунок еквівалентної дози при внутрішньому опроміненні
Кожний грам живої тканини поглинув 108α-частинок. Енергія кожної α-частинки дорівнює 8,3⋅10−13 Дж. Потрібно знайти еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання.
Розв’язання
Знайдемо загальну енергію W, що поглинула 1 г тканини: W=N⋅Eчастинки=108⋅8,3⋅10−13Дж=8,3⋅10−5Дж.
Обчислимо поглинуту дозу D для маси m=1г=10−3кг: D=10−3кг8,3⋅10−5Дж=8,3⋅10−2Гр.
Знайдемо еквівалентну дозу H, враховуючи коефіцієнт якості для α-частинок (K=20): H=K⋅D=20⋅8,3⋅10−2Зв=1,66Зв.
Відповідь:
Еквівалентна доза становить 1,66Зв.
Завдання 5
Обґрунтування гіпотези про походження людства через мутації
Розглянути гіпотезу, що людство виникло завдяки мутаціям у мавп під впливом радіоактивного випромінювання. Потрібно дізнатися більше про цю тему та висловити власну думку з обґрунтуванням.
Розв’язання
Визначаємо часові рамки: еволюція приматів тривала мільйони років, тоді як активне використання ядерної енергетики та масове забруднення радіоактивними відходами почалося лише у XX столітті.
Аналізуємо природу мутацій: хоча радіація може викликати мутації, більшість з них є летальними або шкідливими для організму. Еволюційний прогрес базується на спонтанних та факторних мутаціях протягом тривалого часу, а не на раптовому впливі високої радіації.
Формулюємо висновок: гіпотеза про те, що саме радіоактивне випромінювання спричинило виникнення людства, є помилковою або принаймні значно спрощеною, оскільки вона ігнорує інші фактори еволюції та невідповідність часових шкал.
Відповідь:
З цією гіпотезою важко погодитися. Хоча мутації під впливом радіації дійсно можуть відбуватися, людство виникло в результаті довгої еволюційної боротьби та адаптації протягом мільйонів років за умов природного радіаційного фону, а не через раптовий вплив високої дози випромінювання. Радіація зазвичай викликає шкідливі мутації, які призводять до хвороб або смерті, а не до виникнення нового виду.
