Các tính chất bán rã của phóng xạ được ứng dụng để chế tạo Pin hạt nhân

22/28

Các tính chất bán rã của phóng xạ được ứng dụng để chế tạo Pin hạt nhân. Gần đây các nhà khoa học Trung Quốc phát triển pin hạt nhân đầu tiên trên thế giới dựa trên đồng vị carbon \(_6^{14}{\rm{C}}\), pin có thể hoạt động hàng thế kỷ mà không cần sạc. Pin thường được sử dụng cho các nhiệm vụ đòi hỏi yêu cầu cao như thiết bị y tế đặc biệt như máy tạo nhịp tim, tàu vũ trụ, các thiết bị hoạt động trong môi trường khắc nghiệt như biển sâu hay vùng cực. Biết \(_6^{14}{\rm{C}}\) có chu kì bán rã là 5730 năm, 1 năm \( = 365\) ngày và giả sử lượng \(_6^{14}{\rm{C}}\) ban đầu đưa vào pin có độ phóng xạ là 10 mCi .

Hạt nhân \(_6^{14}{\rm{C}}\) phóng xạ ra hạt \({\beta ^ - }\)và biến đổi thành hạt nhân \(_7^{14}\;{\rm{N}}\).

ĐúngSai

Hằng số phóng xạ của \(_6^{14}{\rm{C}}\) là \(1,2 \cdot {10^{ - 4}}\;{{\rm{s}}^{ - 1}}\).

ĐúngSai

Lấy khối lượng hạt nhân \(_6^{14}{\rm{C}}\) bằng số khối, khối lượng ban đầu của \(_6^{14}{\rm{C}}\) được cho vào pin hạt nhân là \(2,24{\rm{mg}}\).

ĐúngSai

Độ phóng xạ của \(_6^{14}{\rm{C}}\) trong pin giảm đi \(2,5\% \) sau thời gian 120 năm.

ĐúngSai

Giải thích

a) Đúng. \(_6^{14}{\rm{C}} \to _{ - 1}^0{\rm{e}} + _7^{14}\;{\rm{N}}\)

b) Sai. Hằng số phóng xạ: \(\lambda = \frac{{\ln 2}}{{\;{\rm{T}}}} = \frac{{\ln 2}}{{5730.365.24.60.60}} \approx 3,{836.10^{ - 12}}\left( {\;{{\rm{s}}^{ - 1}}} \right)\)

c) Đúng. \({N_0} = \frac{{{H_0}}}{\lambda } = \frac{{10 \cdot {{10}^{ - 3}} \cdot 3,7 \cdot {{10}^{10}}}}{{3,836 \cdot {{10}^{ - 12}}}} \approx 9,646 \cdot {10^{19}}\)

\({n_0} = \frac{{{N_0}}}{{{N_A}}} = \frac{{9,646 \cdot {{10}^{19}}}}{{6,02 \cdot {{10}^{23}}}} \approx 1,6 \cdot {10^{ - 4}}\;{\rm{mol}}\)

\({m_0} = {n_0}M = 1,6 \cdot {10^{ - 4}} \cdot 14 = 2,24 \cdot {10^{ - 3}}g = 2,24mg\)

d) Sai. \({\rm{H}} = {{\rm{H}}_0} \cdot {2^{\frac{{ - {\rm{t}}}}{{\rm{T}}}}} \Rightarrow 1 - \frac{{2,5}}{{100}} = {2^{\frac{{ - {\rm{t}}}}{{5730}}}} \Rightarrow {\rm{t}} \approx 209,3\) năm