اختبار مقنن صـ(93) :
1) أي نماذج الذرة الآتية تعتمد على تجربة صفيحة الذهب الرقيقة لرذرفورد ؟
a) نموذج بور
b) النموذج النووي
c) نموذج فطيرة الخوخ
d) النموذج الكمي الميكانيكي
2) تبعث ذرة زئبق ضوءاً طول موجته (405 nm) . ما مقدار فرق الطاقة بين مستويي الطاقة في هذا الانبعاث ؟
3) يبين الشكل صـ(93) مستويات الطاقة لذرة الزئبق . ما طول موجة الضوء المنبعث عندما تحدث تحولات في الذرة من مستوى الطاقة (E7) إلى المستوى (E4) ؟
4) أي الجمل الآتية النموذج الكمي للذرة غير صحيحة ؟
a) مستويات الطاقة المسموح بها للذرة مكماة
b) مواقع الإلكترونات حول النواة معروفة بدقة
c) تحدد سحابة الإلكترون المساحة التي يحتمل أن تواجد الإلكترون فيها
d) ترتبط مستويات الإلكترونات المستقرة مع طول موجة دي برولي
حل المسألتين 5 و 6 ارجع إلى الرسم صـ(93) الذي يبين سلسلة بالمر لانتقال الإلكترون في ذرة الهيدروجين.
5) أي تحوّل مسؤول عن انبعاث ضوء بأكبر تردد ؟
a) (E2) إلى (E5)
b) (E3) إلى (E2)
c) (E3) إلى (E6)
d) (E6) إلى (E2)
6) ما مقدار تردد خط سلسلة بالمر المرتبط بتحول مستوى الطاقة من (E4) إلى (E2) ؟ (لاحظ أن (1 eV=1.6x10-19 j))
7) حدد الطول الموجي للضوء المنبعث عندما تنجز ذرة الهيدروجين تحوّلاً من مستوى طاقة (n=5) إلى مستوى طاقة (n=2) ؟
الدرسـ(1)
(1-10) التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة
مثالـ(1) صـ(98) :
ما عدد الإلكترونات الحرة في السنتيمتر المكعب من النحاس (free e-/cm3) ؟ علما بأن كثافة النحاس (ρ=8.96 g/cm3) ، والكتلة الذرية للنحاس (M=63.54 g/mol) ، وعدد الذرات في كل مول نحاس (NA=6.02x1023 atom/mol) وأن كل ذرة تشارك بإلكترون واحد .
مسائل تدريبية صـ(99) :
1) إذا علمت أن كثافة عنصر الخارصين (7.13 g/cm3) وكتلته الذرية (65.37 g/mol) . وهو يمتلك إلكترونين حرين في كل ذرة . فما عدد الإلكترونات الحرة في كل سنتيمتر مكعب من الخارصين ؟
2) إذا علمت أن هناك إلكتروناً حراً واحداً في كل ذرة لعنصر الفضة فاستخدم ملحق الجداول ، واحسب عدد الإلكترونات الحرة في كل سنتيمتر مكعب من الفضة .
3) لعنصر الذهب إلكترون واحد حر في كل ذرة . استخدم ملحق الجداول ، واحسب عدد الإلكترونات الحرة في كل سنتيمتر مكعب من الذهب .
4) لعنصر الألومنيوم ثلاث إلكترونات حرة في كل ذرة . استخدم ملحق الجداول ، واحسب عدد الإلكترونات الحرة في كل سنتيمتر مكعب من الألومنيوم .
5) صنعت قمة نصب تذكاري من (2835 g) من الألومنيوم . استخدم المسألة السابقة وحدد الإلكترونات الحرة في قمة هذا النصب .
مثالـ(2) صـ(101) :
بسبب الطاقة الحركية الحرارية للسيليكون الصلب عند درجة حرارة الغرفة ، فإنه يوجد (1.45x1010) إلكترون حر في كل (cm3) . ما عدد الإلكترونات الحرة في كل ذرة سيليكون عند درجة حرارة الغرفة ؟ علماً أن كثافة عنصر السيليكون (2.33 g/cm3) وكتلتة الذرية (28.09 g/mol) .
مسائل تدريبية صـ(102) :
6) كثافة عنصر الجرمانيوم النقي (5.23 g/cm3) وكتلته الذرية (72.6 g/mol) . ويوجد به (2.25x1013 free e-/cm3) عند درجة حرارة الغرفة ، ما عدد الإلكترونات الحرة الموجودة في كل ذرة ؟
7) لعنصر السليكون (1.89x105 free e-/cm3) عند درجة حرارة (200 K) . ما عدد الإلكترونات الحرة الموجودة في كل ذرة عند هذه الدرجة ؟ كم تكافئ درجة الحرارة هذه بالسلسيوس ؟
8) لعنصر السليكون (9.23x10-10 free e-/cm3) عند درجة حرارة (100 K) . ما عدد الإلكترونات الحرة الموجودة في كل ذرة عند هذه الدرجة ؟ كم تكافئ درجة الحرارة هذه بالسلسيوس ؟
9) لعنصر الجرمانيوم (1.16x1010 free e-/cm3) عند درجة حرارة (200 K) . ما عدد الإلكترونات الحرة الموجودة في كل ذرة عند هذه الدرجة ؟
.....................................................................................
10) يمتلك عنصر الجرمانيوم (3.47 free e-/cm3) عند درجة حرارة (100 K) . ما عدد الإلكترونات الحرة الموجودة في كل ذرة عند هذه الدرجة ؟
مثالـ(3) صـ(104) :
يعالج السيليكون بفلز الزرنيخ ، بحيث يُستبدل بذرة واحدة من كل مليون ذرة سيليكون ذرة زرنيخ واحدة . وتمنح كل ذرة زرنيخ حزمة التوصيل إلكترون واحد :
a) ما كثافة الإلكترونات الحرة ؟
b) ما النسبة بين كثافة الإلكترونات الحرة في السيليكون غير النقي والسيليكون النقي إذا علمت أن كثافتها للسيليكون النقي (1.45x1010 free e-/cm3) ؟
c) هل يعتمد التوصيل على إلكترونات السيليكون أم على إلكترونات الزرنيخ ؟
مسائل تدريبية صـ(105) :
11) إذا أردت الحصول على (1x104) من إلكترونات الزرنيخ المعالج كإلكترونات حرة السيليكون عند درجة حرارة الغرفة ، فما عدد ذرات الزرنيخ التي يتعين أن تتواجد لكل ذرة سيليكون ؟
12) إذا أردت الحصول على (5x103) من إلكترونات الزرنيخ المعالج بوصفها إلكترونات حرة في الجرمانيوم شبه الموصل الذي وصف في المسألة6 فما عدد ذرات الزرنيخ التي يتعين أن توجد لكل ذرة جرمانيوم ؟
13) يمتلك الجرمانيوم (1.13x1015) ناقلاً حرارياً حراً في كل (cm3) عند درجة حرارة (400 K) . إذا عولج الجرمانيوم بوساطة ذرة زرنيخ واحدة لكل مليون ذرة جرمانيوم . فما نسبة الناقلات المعالجة إلى الناقلات الحرارية ؟
14) للسيليكون (4.45x1012) ناقل حراري حر في كل (cm3) عند درجة حرارة (400 K) . إذا عولج السليكون بوساطة ذرة زرنيخ واحدة لكل مليون ذرة سليكون ، فما نسبة الناقلات المعالجة إلى الناقلات الحرارية ؟
15) في المسألة14 كيف تتوقع أن يكون سلوك الأدوات المصنوعة من الجرمانيوم مقارنة بتلك المصنوعة من السليكون عند درجات حرارة تزيد على درجة غليان الماء .
(1-10) مراجعة صـ(106) :
16) في أي نوع من المواد الموصلة أو شبه الموصلة أو العوازل يُرجّح أن تبقى الإلكترونات في الذرة نفسها ؟
17) إذا زادت درجة الحرارة يزداد عدد الإلكترونات الحرة في أشباه الموصلات النقية . فمثلاً ، زيادة درجة الحرارة بمقدار درجات سيليزية (8 oC) ، يضاعف عدد الإلكترونات الحرة في السيليكون . فهل من المرجح أن تعتمد موصلية الموصل النقي أم شبه الموصل غير النقي على درجة الحرارة ؟ وضح إجابتك .
18) يستخدم ثاني أكسيد الكسليكون على نطاق واسع في صناعة أدوات الحالة الصلبة . ويبين مخطط حزم الطاقة الخاص به فجوة طاقة بمقدار (9 eV) بين حزمة التكافؤ وحزمة التوصيل . فهل ثاني أكسيد السليكون مفيد أكثر كعازل أم كموصل ؟
19) لأكسيد الماغنيسيوم فجوة ممنوعة مقدارها (8 eV) ، فهل هذه المادة موصلة أم عازلة أم شبه موصلة ؟
20) إذا كنت تصمم دائرة متكاملة باستخدام بلورة سيليكون . وأردت أن تحصل على منطقة ذات خصائص عازلة جيدة نسبياً . فهل من المفروض أن تعالج هذه المنطقة أم تتركها كشبه موصل نقي ؟
21) يتضاعف عدد الناقلات الحرارية الحرة التي ينتجها السيليكون عند كل زيادة في درجة الحرارة مقدارها (8 oC) , ويتضاعف عدد الناقلات الحرارية الحرة التي ينتجها الجرمانيوم عند كل زيادة في درجة الحرارة مقدارها (13 oC) . يبدو أن الجرمانيوم أفضل للتطبيقات ذات درجة الحرارة الكبيرة ، ولكن العكس هو الصحيح . وضح ذلك ؟
الدرسـ(2)
(2-10) الأدوات الإلكترونية
مثالـ(4) صـ(109) :
دايود مصنوع من السيليكون له خصائص (I/V) الموضحة في الشكل(9-10) صـ(108) وموصل بمصدر قدرة ومقاومة (470 Ω) . إذا عمل مصدر القدرة على انحياز الدايود إلى الأمام ، وعُدل جهده حتى أصبح التيار المار في الدايود (12 mA) . فما مقدار جهد مصدر القدرة ؟
مسائل تدريبية صـ(109) :
22) ما جهد البطارية اللازم لتوليد تيار كهربائي مقداره (2.5 mA) في الدايود الوارد في المثال4 ؟
23) ما جهد البطارية اللازم لتوليد تيار كهربائي مقداره (2.5 mA) إذا وصل دايود آخر مماثل على التوالي مع الدايود الوارد في المثال4 ؟
24) صف كيف يجب أن يوصل الدايودان معاً في المسألة السابقة ؟
25) صف ما يحدث في المسألة23 إذا وصل الدايودان على التوالي في اتجاه غير صحيح ؟
26) يبلغ مقدار الهبوط في الجهد للدايود المصنوع من الجرمانيوم (0.40 V) عند مرور تيار كهربائي مقداره (12 mA) خلاله . فإذا وصل مقاوم مقداره في (470 Ω) على التوالي مع الدايود فما جهد البطارية اللازم ؟
مسألة تحفيز صـ(110) :
يستخدم التقريب في كثير من الأحيان في الدوائر الكهربائية التي تحتوي على الصمامات الثنائية ، وذلك لأن مقاومة الصمام غير ثابتة . ويتم التقريب الأول في دوائر الصمامات عند تجاهل هبوط الجهد المنحاز إلى الأمام عبر الصمام . والتقريب الثاني يأخذ في الحسبان القيمة النموذجية لهبوط جهد الصمام . أما التقريب الثالث فيستخدم المعلومات الإضافية الخاصة بالصمامات الثنائية . وكما موضح في الرسم البياني صـ(110) . فإن المنحنى يمثل خصائص منحنى التيار – الجهد للصمام . ويوضح الخط المستقيم طروف التيار – الجهد لجميع حالات هبوط الجهد الممكنة للصمام لدائرة مقاومة مقدارها (180 Ω) وبطارية جهدها (1.8 V) وصمام ثنائي ، وهبوط صفري لجهد الصمام وتيار مقداره (10.0 mA) عند إحدى النهايات حتى هبوط مقداره (1.8 V) ، وتيار مقداره (0.0 mA) عند النهاية الأخرى - استخدم دائرة الصمام في المثال4 على أن تكون (Vb=1.8 V) ، ولكن مع مقاومة مقدارها (R=180 Ω) :
1) حدد تيار الصمام الثنائي مستخدماً التقريب الأول .
2) حدد تيار الصمام الثنائي مستخدماً التقريب الثاني ، وافترض هبوط جهد مقداره (0.70 V) للصمام
3) حدد تيار الصمام الثنائي مستخدماً التقريب الثالث ، وذلك باستخدام الرمس البياني المرفق للصمام .
4) قدّر الخطأ لكل من التقريبات الثلاثة ، وتجاهل البطارية والمقاومة . ثم ناقش أثر الجهود الكبيرة للبطارية ف الأخطاء .
(2-10) مراجعة صـ(113) :
27) تيار الباعث في دائرة الترانزستور يساوي دائماً مجموع تياري القاعدة والجامع : (IE=IB+IC) . وإذا كان كسب التيار من القاعدة إلى الجامع يساوي (95) فما النسبة بين تيار الباعث إلى تيار القاعدة ؟
28) إذا كان الدايود في الشكل (10-10) صـ(110) منحاز إلى الأمام بوساطة بطارية ومقاومة موصلة معه على التوالي ، وتكوّن تيار يزيد عن (10 mA) ، وهبوط في الجهد دائماً (0.70 V) تقريباً . افترض أن جهد البطارية زاد بمقدار (1 V) ، فاحسب :
a) مقدار الزيادة في الجهد عبر الدايود أو الجهد عبر المقاوم .
b) مقدار الزيادة في التيار المار في المقاوم .
29) قارن بين مقداري مقاومة الدايود نوع (pn) عندما يكون منحازاً إلى الأمام وعندما يكون منحازاً عكسياً .
30) في الدايود المشع للضوء ، ما الطرف الذي يجب أن يوصل مع الطرف (p) لجعل الدايود يضيء
31) إذا قيس تيار القاعدة في دائرة الترانزستور فكان (55 µA) ، وكان تيار الجامع (6.6 mA) فاحسب مقدار كسب التيار من القاعدة إلى الجامع .
32) هل يمكن أن تستبدل ترانزستور (npn) بدايودين منفصلين يوصلان معاً من الطرف (p) لكل منهما ؟ وضح إجابتك .
خريطة المفاهيم صـ(118) :
33) أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات الآتية : الترانزستور ، دايود السيليكون ، يبعث ضوءاً ، يوصل الكهرباء في كلا الاتجاهين .
اختبار مقنن صـ(122) :
1) أي العبارات الآتية الخاصة بالدايود تعدّ غير صحيحة ؟ يمكن للدايود ...... :
a) تضخيم الجهد
b) الكشف عن الضوء
c) أن يبعث ضوء
d) تقويم التيار المتردد
2) تحتوي كل ذرة كادميوم على إلكترونين حرين ، ما عدد الإلكترونات الحرة الموجودة في (1 cm3) لعنصر الكادميوم ؟ علماً بأن كثافة الكادميوم تساوي (8650 kg/m3) .
3) إذا كان تيار القاعدة في دائرة الترانزستور يساوي (45 µA) وتيار الجامع يساوي (8.5 mA) . ما مقدار كسب التيار من القاعدة إلى الجامع ؟
4) في المسألة السابقة إذا زاد تيار القاعدة بمقدار (5 µA) ، فما مقدار الزيادة في تيار الجامع ؟
5) تبين دائرة ترانزستور أن تيار الجامع (4.75 mA) ، وكسب التيار من القاعدة إلى الجامع (250) ، فما مقدار تيار القاعدة ؟
6) إي الصفوف في الجدول الآتي تمثل الوصف الأفضل لأشباه موصلات السيليكون لكل من النوع (n) والنوع (p) ؟
النوع(n) النوع(p)
a) معالج بالجاليوم إلكترونات مضافة
b) إلكترونات مضفة معالج بالزرنيخ
c) معالج بالزرنيخ فجوات مضافة
d) فجوات مضافة معالج بالجاليوم
7) أي الصفوف الآتية تمثل أفضل وصف لسلوك أشباه الموصلات النقية – سيلكون نقي – عند زيادة درجة الحرارة ؟
الموصلية المقاومة
a) تزداد تزداد
b) تزداد تقل
c) تقل تزداد
d) تقل تقل
8) يتضاعف إنتاج الإلكترون حرارياً في السيليكون لكل ارتفاع في درجة الحرارة مقداره (8 oC) . يظهر صمام السليكون تياراً (2.0 nA) عند درجة حرارة (0 oC) عندما يكون منحازاً عكسياً . كم يكون مقدار التيار عند (112 oC) إذا كان جهد القاعدة العكسي ثابتاً ؟
9) وصل دايود السيليكون في اتجاه منحاز إلى الأمام مع مصدر قدرة من خلال مقاومة مقداره (485 Ω) ، كما موضح في الشكل صـ(123) ، إذا كان هبوط جهد الدايود يساوي (0.70 V) ، فما مقدار جهد مصدر القدرة عندما يكون تيار الدايود (14 mA) ؟
درسـ(1)
(1-11) النواة
مسائل تدريبية صـ(127) :
1) الأعداد الكتلية لنظائر اليورانيوم هي (234) ، (235) ، (238) . والعدد الذري لليورانيوم هو (92) . ما عدد نيوترونات نواة كل نظير ؟
2) العدد الكتلي لنظير الأوكسجين (15) . ما عدد نيوترونات نواة هذا النظير ؟
3) ما عدد نيوترونات نظير الزئبق (20080Hg) ؟
4) اكتب رموز نظائر الهيدروجين الثلاثة التي تحتوي على صفر ، وواحد ، واثنين من النيوترونات .
مثالـ(1) صـ(130) :
أوجد نقص الكتلة وطاقة الربط النووية للتريتيوم (31H) . إذا كانت كتلة نظير التريتيوم (3.016049 u) وكتلة ذرة الهيدروجين (1.007825 u) وكتلة النيوترون (1.008665 u) .
مسائل تدريبية صـ(131) :
استخدم القيم المبينة لحل المسائل التالية :
كتلة الهيدروجين = (1.007825 u) ، وكتلة النيوترون = (1.008665 u) ، (1 u=931.49 MeV)
5) كتلة نظير الكربون (126C) (12.0000) . احسب :
a) نقص الكتلة . b) طاقة الربط النووية بوحدة (MeV) .
6) نظير الهيدروجين الذي يحتوي على بروتون واحد ونيوترون واحد يسمى ديوتيريوم ، كتلة ذرته (2.014102 u) . ما مقدار :
a) نقص كتلته . b) طاقة الربط للديوتيريوم بوحدة (MeV) .
7) يحتوي نظير النيتروجين (157N) على سبعة بروتونات وثمانية نيوترونات ، وكتلته (15.010109 u) . احسب :
a) نقص الكتلة لهذه النواة . b) طاقة الربط النووية لهذه النواة .
8) إذا كانت الكتلة النووية لنظير الأكسجين (168O) تساوي (15.994915 u) . ما مقدار :
a) نقص الكتلة لهذا النظير . b) طاقة الربط النووية لهذا النظير .
(1-11) مراجعة صـ(131) :
9) لاحظ أزواج الأنوية التالية (126C) ، (136C) ، (116C) ، (115B) بماذا يتشابه كل زوج منها ، وبماذا يختلف ؟
10) عندما يضمحل نظير التريتيوم (31H) فإنه يطلق جسيم بيتا ويصبح (32He) . أي نواة تتوقع أن يكون لها أكبر طاقة ربط نووية سالبة ؟
11) مدى الطاقة النووية القوية قصير جداً ، بحيث إن النيوكليونات القريبة جداً ، بحيث إن النيوكليونات القريبة جداً بعضها من بعض تتأثر بهذه القوة . استخدم هذه الحقيقة في تفسير سبب تغلب قوة التنافر الكهرومغناطيسي على قوة التجاذب القوية في الأنوية الثقيلة ، مما يجعل النواة غير مستقرة .
12) أي النواتين في المسألة(10) أكبر ؟
13) إذا علمت أن كتلة نظير الكربون المشع (146Cu) تساوي (14.00307 u) .
a) فما مقدار نقص الكتلة لهذا النظير ؟
b) وما مقدار طاقة الربط النووية لهذا النظير ؟
14) في النجوم المتقدمة في العمر ، ليس فقط الهيليوم والكربون ينتجان عن طريق اتحاد أنوية مترابطة معاً بشدة ، ولكن أيضاً الأكسجين (Z=8) والسيليكون (Z=14) . ما العدد الذري للنواة الثقيلة التي يمكن أن تتكون بهذه الطريقة ؟ فسّر .
درسـ(2)
(2-11) الاضمحلال النووي والتفاعلات النووية
مثالـ(2) صـ(134) :
15) اكتب المعادلة النووية لكل من العمليات الإشعاعية التالية :
a) نظير الراديوم المشع (22688Ra) ، يشع جسيم ألفا ليتحول إلى نظير الرادون (22286Rn) .
B) نظير الرصاص المشع (20982Pb) يشع جسيم بيتا وأنتنيوترينو ليتحول إلى نظير البزموث (20983Bi) .
مسائل تدريبية صـ(134) :
15) اكتب المعادلة النووية لتحول نظير اليورانيوم المشع (23492U) إلى نظير الثوريوم (23090Th) بانبعاث جسيم ألفا .
16) اكتب المعادلة النووية لتحول نظير الثوريوم المشع (23090Th) إلى نظير الراديوم المشع (22688Ra) بانبعاث جسيم ألفا .
17) اكتب المعادلة النووية لتحول نظير الراديوم المشع (22688Ra) إلى نظير الرادون (22288Rn) بانبعاث جسيم (α) .
18) يمكن أن يتحول نظير الرصاص المشع (20982Pb) إلى نظير البزموث المشع (21483Bi) ، بانبعاث جسيم (β) ونيوترنيو . اكتب المعادلة النووية .
19) يحدث اضمحلال لنظير الكربون المشع (146C) عندما ينبعث منه جسيم (β) فيتحول إلى نظير النيتروجين (147N) . اكتب المعادلة النووية التي توضح ذلك .
مثالـ(3) صـ(135) :
عندما قذف غاز النيتروجين بجسيمات (α) انبعثت بروتونات ذات طاقة عالية . ما النظير الجديد الناتج
مسائل تدريبية صـ(135) :
20) استخدم الجدول الدوري لإكمال المعادلتين النوويتين التاليتين :
a) (146C?+0-1e+0-0v) b) (5524Cr?+0-1e+0-0v)
21) اكتب المعادلة النووية لتحول نظير السيبوجيوم (263106Sg) إلى نظير روثيرفورديوم (259104Rf) بانبعاث جسيم ألفا .
22) اصطدم بروتون بنظير النيتروجين (157N) ، فتكون نظير جديد وجسيم ألفا . ما النظير الناتج ؟ اكتب معادلة نووية تبين ذلك .
23) اكتب المعادلة النووية لاضمحلال بيتا للنظائر التالية :
a) (21082Pb) b) (21083Bi) c) (23490Th) d) (23993Np)
مسائل تدريبية صـ(136) :
ارجع إلى الشكل (4-11) صـ(135) والجدول (2-11) صـ(136) لحل المسائل التالية :
24) تولدت عينة تريتيوم (31H) كتلتها (1.0 g) . ما كتلة التريتيوم التي تتبقى بعد مرور (24.6) سنة
25) عمر النصف لنظير النبتونيوم (23893Np) هو (2.0) يوم . فإذا انتجت عينة كتلتها (4.0 g) من النبتونيوم يوم الاثنين فما الكتلة التي ستبقى منه يوم الثلاثاء من الأسبوع التالي ؟
26) تم شراء عينة من البولونيوم (210) بتاريخ (1/9) ، وكانت نشاطيتها (2x106 Bq) . استخدمت العينة لإجراء تجربة في (1/6) من السنة التالية . ما النشاطية المتوقعة للعينة ؟
27) استخدم التريتيوم (31H) في البداية في بعض ساعات التوهج يتناسب طردياُ مع نشاطية التريتيوم ، فكيف يكون سطوع هذه الساعة ، بالمقارنة مع سطوعها الأصلي عندما يكون عمر الساعة ست سنين ؟
(2-11) مراجعة صـ(140) :
28) كيف يمكن لإلكترون أن يطلق من النواة في اضمحلال بيتا إذا لم تحتو النواة على الإلكترونات ؟
29) يخضع البولونيوم (21084Po) لاضمحلال ألفا . اكتب معادلة التفاعل .
30) استخدم الشكل (4-11) صـ(135) والجدول (2-11) صـ(136) لتقدير عدد الأيام اللازمة لانخفاض نشاطية نظير اليود (13153I) إلى ثلاث أثمان الكمية الأصلية .
31) ستخدم الرصاص واقياً من الإشعاع . لماذا لا يمكن اعتباره خياراً جيداً ليكون مهدئاً في المفاعل النووي ؟
32) يحتوي تفاعل اندماجي واحد على نواتي ديوتيريوم (21H) ، ويحتوي جزيء الديوتيويوم على ذرتي ديوتيريوم . لماذا لا تتعرض الذرتان لعملية الاندماج ؟
33) احسب الطاقة المتحررة في أول تفاعل نووي اندماجي في الشمس .
(11H+11H21H+0+1e+0-0v)
34) تستخدم بواعث الفا في كواشف التدخين . فيوضع باعث على أحد ألواح المكثف . وتصطدم جسيمات (α) باللوح الآخر ، ونتيجة لذلك يتولد فرق الجهد بين اللوحين . فسّر وتنبأ أي اللوحين يكون له جهد موجب أكبر .
درسـ(3)
(3-11) وحدات بناء المادة
مسائل تدريبية صـ(147) :
35) كتلة البروتون (1.67x10-27 kg) احسب ما يلي :
a) أوجد الطاقة المكافئة لكتلة البروتون بوحدة الجول .
b) حول هذه القيمة إلى وحدة (eV) .
c) أوجد الطاقة الكلية الصغر لأشعة جاما التي يمكن أن تؤدي إلى تكون زوج من البروتون وضديد البروتون .
36) يمكن لكل من البوزترون والإلكترون إن يفني أحدهما الآخر ، وينتج ثلاثة إشعاعات جاما . تم الكشف عن اثنين من إشعاعات جاما ، فكانت طاقة أحدها (225 keV) وطاقة الآخر (357 keV) . ما طاقة إشعاع جاما الثالثة ؟
37) كتلة النيوترون (MeV) احسب ما يلي :
a) أوجد الطاقة المكافئة لكتلة النيوترون بوحدة (MeV) .
b) أوجد الطاقة الكلية الأصغر لأشعة جاما التي يمكن أن تؤدي إلى تكون زوج من النيوترون وضديد النيوترون .
38) كتلة الميون (0.1135 u) ، وهو يضمحل إلى إلكترون ونيوترينونين . ما مقدار الطاقة الناتجة عن هذا الاضمحلال ؟
مسألة تحفيز صـ(147) :
يضمحل (23892U) بانبعاث (α) وبانبعاثين متتاليين لجسيم (β) ويتحول ثانية إلى نظير لليورانيوم :
1) وضح معادلات الاضمحلال النووي الثلاثة .
2) احسب العدد الكتلي والعدد الذري لليورانيوم المتكون .
(3-11) مراجعة صـ(149) :
39) لماذا يحتاج البروتون إلى طاقة أكثر من النيوترون عندما يستخدم لقذف النواة ؟
40) تتحرك البروتونات في مسارع مختبر فيرمي الشكل (11-11) صـ(142) في اتجاه حركة عقارب الساعة . ما اتجاه المجال المغناطيسي في مغانط الثني ؟
41) يوضح الشكل (18-11) صـ(146) إنتاج أزواج الإلكترون – البوزترون . لماذا تنثني مجموعة المسارات السفلية أقل من انثناء زوج المسارات العلوية ؟
42) ابحث في محددات النموذج المعياري والبدائل المحتملة .
43) تأمل المعادلات التالية : (ud+w+) و (w+e++v) . كيف يمكن استخدامها لتفسير الاضمحلال الإشعاعي للنيوكليون الذي ينتج عن انبعاث البوزترون والنيوترينو ؟اكتب المعادلة التي تتضمن نيوكليونات بدلاً من الكوراكات .
التقويم صـ(154) :
44) نظم المصطلحات التالية في خريطة المفاهيم : النموذج المعياري ، أشعة جاما ، حاملات القوة ، البروتونات ، النيوترونات ، اللبتونات ، بوزونات (W) ، نيوترويونات ، إلكترونات ، جلونات .
اختبار مقنن صـ(158) :
1) كم عدد البروتونات ، النيوترونات ، والإلكترونات في نظير النيكل (6028Ni 60) ؟
2) ما الذي يحدث في التفاعلات التالية : (21282Pb21283Bi+e+v)
3) ما الناتج عندما يخضع البولونيوم (21084Po 210) لاضمحلال ألفا ؟
4) تبعث عينة من اليود (131) المشع جسيمات بيتا بمعدل (2.5x108 Bq) . إذا كان عمر النصف لليود (8) أيام . ما النشاطية بعد مرور (16) يوم ؟
5) حدد النظير المجهول في هذا التفاعل : (+147N146C+?نيترون)
6) أي نوع من الاضمحلال لا يغير عدد البروتونات أو النيوترونات في النواة ؟
7) نظير البرلونيوم (210) له عمر نصف (138) يوم . ما مقدار الكمية المتبقية من عينة (2.34 kg) بعد مرور أربعة أعوام ؟
8) يتصادم إلكترون وبوزترون فيفني كل منهما الآخر ، ويطلقان قطاتهما على شكل أشعة جاما . ما أقل طاقة لأشعة جاما ؟ (الطاقة المكافئة لكتلة الإلكترون (0.51 MeV))
9) يبين الرسم التوضيحي صـ(158) المسارات في حجرة الفقاعة التي تنتج عندما تضمحل أشعة جاما إلى بوزترون وإلكترون . لماذا لا تغادر أشعة جاما المسار ؟
10) يطلق انشطار نواة يورانيوم (235) طاقة (3.2x10-11 j) تقريباً . وطن واحد من مادة (TNT) يحرر طاقة (4x109 j) تقريباً . كم عدد أنوية اليورانيوم (235) في قنبلة الانشطار النووي الذي يطلق طاقة تكافئ (20.000) طن من مادة (TNT) ؟