ATOMFYSIK

1. ATOMFYSIK

2. Atomen • Atomen är den minsta byggstenen i ett grundämne som fortfarande har ämnets egenskaper. • Ämnen som bara består av en sorts atomer kallas grundämnen.

3. 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.

4. John Dalton • ”Biljardbolls modell” Atomer är solida kulor.

5. J.J Thomson (1904) • ”Russinen i Kakan” Negativa elektroner i ett positivt ramverk. • N-pris fysik 1906.

6. Ernest Rutherford (1911) • Atomer är mest tomrum, negativa elektroner kretsar kring en positiv kärna. • N-pris kemi 1908.

7. Niels Bohr (1913) • Elektronerna rör sig i banor runt kärnan. • N-pris fysik 1922.

8. Kretsande elektroner Kärna Proton Neutron Atomens uppbyggnad • Atomen är uppbyggd av tre olika byggstenar som kallas elementarpartiklar. • Protoner (positivt laddade) • Neutroner (oladdade) • Elektroner (negativt laddade) • Elektronerna kretsar i enormt hög fart runt kärnan • Vilket ämne det är beror på hur många protoner, elektroner och neutroner atomen består av.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Strålning

13. Radioaktiv strålning • Äldre benämning på joniserande strålning, strålningen är i sig inte radioaktiv utan sänds ut av radioaktiva ämnen.

14. Radioaktivitet • Egenskap hos vissa atomkärnor att spontant sända ut joniserande strålning och då övergå till en dotterkärna (annat ämne).

15. 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

16. Viktigaste sorterna av joniserande strålning • Alfa-strålning • Beta-strålning • Gamma-strålning • Röntgen-strålning

17. Alfa-strålning • Uppstår vid alfa-sönderfall. • Består av heliumkärnor • Två Protoner och två Neutroner • Väldigt liten räckvidd (10cm i luft) • Stoppas av ett papper

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. Strålningsskydd

22. 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.

23. 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)

24. 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

25. Fission • Fission betyder klyvning. • Betyder att man klyver atomkärnor. • Sker i Kärnkraftverk och Kärnvapen. • Vid klyvning av atomkärnor frigörs enorma mängder energi.

26. 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.

27. 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.

28. 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.

29. 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.