Les 10.2 - §16.2 Elektriciteit en materialen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

H16 Finale

Lesplanning:

1. Opstart:
   - §16.1
   - Planning H16
2. Practicum elektriciteit
3. Klassikaal §16.3 straling en gezondheid

Week	ma	di
10		§16.1 §16.2 elektriciteit - practicum §16.3 straling - klassikaal
11	§16.4 trillingen & golven	GEEN LES
12	§16.5 Astrofysica	§16.5 Hemelmechanica §16.4 golven - practicum

§16.1 Examen doen

kort, klassikaal doornemen

Practicum knakworst

Herhaling basis van elektriciteit.

Let op! Laat het knakworstje even drogen voordat je gaat meten.

Herhaling straling en gezondheid

Lesplanning

1. Tips bij straling & gezondheid
2. Begrippenweb maken
3. Herhaling straling a.d.h.v. opgaven
4. Opgaven §15.4 maken

Huiswerk: §15.5 trillingen en golven

Tips 

bij het onderwerp straling & gezondheid

• Maak voor jezelf een overzicht van alle beeldvormingstechnieken. Maak duidelijk wat de toepassingen, voor- en nadelen zijn.
• Let op de eenheid van halveringstijden en -diktes. 
• Houd bestraling en besmetting goed uit elkaar:
  Besmetting: bron aangeraakt of radioactief materiaal in het lichaam gekomen.
  Bestraling: geen rechtstreeks contact met radioactief materiaal, wel straling.

Tips 

bij het onderwerp straling & gezondheid

• Kijk bij vragen over straling wat de belangrijkste eigenschap is:
  - Straling door een groot stuk materiaal:
      gebruik γ-straling.
  -  Op korte afstand veel schade aanrichten:
       gebruik α-straling
• Binas tabel 25

De stof tritium (H-3) kan worden verkregen door lithium-6 te beschieten met een neutron. Bij deze stof komt naast tritium ook nog een ander deeltje vrij. Welk deeltje is dat?
Tip: noteer de vervalvergelijking.

1. alfa deeltje
2. bèta deeltje
3. proton
4. elektron

Om tumoren in botten op te sporen gebruikt men samarium-153. Samarium-153 zendt zowel β⁻-straling als γ-straling uit. Leg uit welk van deze twee typen straling wordt gebruikt voor het maken van een scan.

Halveringsdikte en 

dracht

In het volgende diagram wordt het verval
van een radioactieve stof beschreven. Hoe groot is de massa op t = 0 min?

1. 60 mg
2. 80 mg
3. 100 mg
4. 120 mg

Het isotoop kalium-42 vervalt door bètaverval in calcium-42. Een persoon heeft 2,4 microgram van dit isotoop. De halveringstijd van kalium-42 is
12,360 uur.
Bereken hoelang het duurt voordat de persoon nog 0,025 microgram over heeft.

t1/2 = 12,360 h 

mo= 2,4 microgram

m = 0,025 microgram

N=N​o​​⋅(​2​​1​​)​t/(t)​1/2​​​​

0,025=2,4⋅(​2​​1​​)​t/12,360​​

0,01042=(​2​​1​​)​t/12,360​​

Regels logaritmen 

y=a​x​​

x=​a​​log(y)

​a​​log(u)=​​b​​log(a)​​​b​​log(u)​​

0,01042=0,5​t/12,36​​

y=a​x​​

x=​a​​log(y)

​12,36​​t​​=​0,5​​log(0,01042)

0,01042=(​2​​1​​)​t/12,360​​

Regels logaritmen 

y=a​x​​

x=​a​​log(y)

​a​​log(u)=​​b​​log(a)​​​b​​log(u)​​

​0,5​​log(0,01042)=...

----------------------------------

​12,36​​t​​=​0,5​​log(0,01042)

Regels logaritmen 

y=a​x​​

x=​a​​log(y)

​a​​log(u)=​​b​​log(a)​​​b​​log(u)​​

​a​​log(u)=​​b​​log(a)​​​b​​log(u)​​

​log(0,5)​​log(0,01042)​​=6,5845

----------------------------------

​0,5​​log(0,01042)=...

​12,36​​t​​=​0,5​​log(0,01042)

Regels logaritmen 

y=a​x​​

x=​a​​log(y)

​a​​log(u)=​​b​​log(a)​​​b​​log(u)​​

----------------------------------

​0,5​​log(0,01042)=6,5845

t=12,36⋅6,5845=81h

​12,36​​t​​=​0,5​​log(0,01042)

Voor een medische behandeling wordt het verval van drie verschillende isotopen
vergeleken (zie diagram).
Welke isotoop heeft na 3,0 uur nog de
hoogste activiteit?

1. Isotoop van de bovenste grafiek.
2. Isotoop van de middelste grafiek.
3. Isotoop van de onderste grafiek.

Activiteit 

De activiteit A (Bq) is het aantal deeltjes dat per seconde vervalt.

A=−​Δt​​ΔN​​

Voor een onderzoek aan de doorbloeding van de hartpsier wordt Thalium-201 met een activiteit van 56 MBq gebruikt. Thallium-201 heeft een halveringstijd van 3,04 dag.
Bereken de massa van deze hoeveelheid thallium-201.

A = 56 MBq 
t_1/2= 3,04 dag

m = ?

Bereken de massa van deze hoeveelheid thallium-201.

• invullen levert N =  2,122 * 10¹³ 
• massa atoomkern:
    m = 200,97 u
         = 200,97 * 1,66 x 10⁻²⁷ kg
         = 3,336 * 10⁻²⁵ kg
  
• m = 3,336 * 10⁻²⁵ *  2,122 * 10¹³
          = 7,1 * 10⁻¹² kg

N=t​1/2​​⋅​ln(2)​​A​​

Oefenopgave

Bij een bepaalde behandeling moet een stukje weefsel van 4,0 gram een stralingsdosis van 2 Gy ontvangen afkomstig van een iridiumpreparaat. De behandeling duurt 3,5 uur. De gemiddelde energie van de hierbij uitgezonden β-deeltjes is 0,6 MeV. Neem aan dat alle uitgezonden straling door het stukje weefsel wordt opgenomen.

Bereken de gemiddelde activiteit die het ingebrachte iridium moet hebben.

Tip

E_straling = E_deeltje * A * t

m_weefsel = 4,0 gram
                       = 0,004 kg 

D = 2 Gy
t = 3,5 uur
E_β-deeltjes =0,6 MeV. 
A = ?

• E = D * m = 0,008 J
                       = 4,9938 *10¹⁰ MeV
  
  
•  E_straling = E_deeltje * A * t
  4,9938 *10¹⁰ = 0,6 * A * (3,5*3600)
• A = 6,6 MBq

Tip

E_straling = E_deeltje * A * t

De dosislimiet voor iemand met een beroep met radioactief materiaal is 

20 mSv/jaar = 20 x 10-3 Sv/jaar.

D = H/w = 20 x 10-3 / 20 = 1,0 x 10-3 Gy

De massa van de persoon is 85 kg.

Estr = D x m

Estr = 1,0 x 10-3 x 85 = 85 x 10-3 J

85 x 10-3 / (1,6 x 10-19 ) = 5,31 x 1017 eV = 5,31 x 1011 MeV

Volgens BINAS heeft het alfadeeltje een energie van 4,52 MeV.

ΔN = Estr / Edeeltje

5,31 x 1011 / 4,52 = 1,18 x 1011 deeltjes