Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность icon

Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность




НазваниеКонкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность
Шпедт Артур Александрович
Дата18.06.2014
Размер112.48 Kb.
ТипКонкурс

Томская региональная общественная организация

Клуб многодетных семей «Лада»


Международный конкурс научно-образовательных проектов

«Энергия будущего- 2008».


Естественная радиоактивность.


Выполнил: Шпедт Артур Александрович

Ученик 8 класса

д. тел. 45-54-02

Руководитель: Макаревич. А. А.


Томск - 2008г.

Содержание: стр.

  1. Введение 2

  2. Цели и задачи проекта 2

  3. Глава I. Строение атома и его ядра. 3

  4. Глава II. Явление «Изотопы». 4

  5. Глава III. Явление «радиоактивность». 5

  6. Выводы. 8

  7. Список литературы. 8



Введение.

Современное человечество достаточно образовано. Его познание законов природы позволяет развивать технический прогресс. Увеличение доли техногенного окружения позволяет сделать жизнь более комфортной, но одновременно, лишает человека его защитных сил. К естественной природной среде он часто оказывается не приспособлен. Отсюда возникают страхи и фобии перед непознанными силами природы. Человек боится того, чего он не знает или в чем не уверен.

Слово радиоактивность на бытовом уровне часто вызывает негативное отношение и эмоции. Средний человек связывает это понятие с техногенными разрушительными силами. О том, что радиация существует всегда и везде, он, порой, даже не подозревает. Подчиняясь фобии, человек пытается защититься от избытка радиации, прибегая к разным средствам защиты.

Естественная радиоактивность - явление сложное. Чтобы ее понять, нужно изучить причины ее происхождения. Опираясь на работы ученых физиков для понимания этого явления следует изучить строение атома и его ядра.


^ Цель работы: Представить новую форму видения о закономерной связи строения атома с явлением естественной радиоактивности.

Задачи:

  1. Изучить строения атома и его ядра;

  2. Изучить явления «Изотопы» и «радиоактивность»;

  3. Проанализировать представленный материал и найти закономерные связи.

Глава I. Строение атома и его ядра.

Атомно-молекулярная теория - сердцевина естествознания, поэтому её история теснейшим образом связана с развитием представлений об атомах и молекулах. В настоящее время большинство учёных считают колыбелью атомистики Древнюю Грецию, а первыми атомистами - Левкиппа ( Y век до н.э.) и его ученика Демокрита (460-370 гг. до н.э.), которые родились и некоторое время жили в г. Абдеры (на северо-востоке современной Греции).

Важнейшие моменты в учении Демокрита следующие:

В мире существует только атомы, пустота и движение; атомы-невидимые, неделимые, неуничтожимые, непроницаемые материальные элементы (геометрические тела, фигуры), различающиеся величиной, формой, положением в пустоте. Пустота не только пространство, в котором размещены все предметы, но и необходимое условие их существования, поскольку без разделяющей атомы пустоты не могло бы возникнуть никакое тело./2/

Прошло достаточно много времени, но взгляды атомистов остались в силе, только дополнились инструментальными и расчетными доказательствами. Согласно современному учению о строении вещества «неделимый» атом стал иметь сложное строение, в доказательство которого наблюдаются многочисленные природные явления.

1.1 Определенный вид атомов называют химическим элементом.

Все атомы химических элементов имеют сходное строение. Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и электронной оболочки. В целом атом – электро нейтральная частица. Положительный заряд ядра компенсируется отрицательным зарядом электронов из электронной оболочки. Другими словами, каков заряд ядра таково количество электронов на орбиталях.

Заряд ядра атома определяет его индивидуальную принадлежность и положение в Периодической системе (ПС) химических элементов Д.И.Менделеева. Порядковый номер элемента в таблице ПС равен заряду ядра.

Из опытов Резерфорда были сделаны расчеты, что наблюдаемые ими явления могли произойти, если бы вся масса атома и весь его положительный заряд были сосредоточены в крохотном центральном ядре. Радиус ядра, как выяснилось, в 100000 раз меньше радиуса всего атома, той его области, в которой находятся электроны, имеющие отрицательный заряд.

Радиус атома – его индивидуальная характеристика. Его можно условно определить из положения элемента в таблице Д.И.Менделеева. Чем ниже в таблице ПС находится элемент в группе, тем больше электронных слоев он имеет, тем больше его радиус. Число электронных слоев совпадает с номером периода.

Закономерность: чем больше радиус атома, тем более ярко он проявляет металлические свойства. Ему легче отдать электроны с последнего слоя.

1.2 Сердце атома – его ядро. Вся масса сосредоточена в ядре атома. Положение химического элемента в Периодической системе Д.И.Менделеева зависит от величины заряда ядра атома, то есть от числа протонов в нем. Если изменить число протонов в ядре, то изменится заряд атомного ядра. В итоге из исходного элемента получатся совсем другие химические элементы. Такие процессы называются ядерными и происходят, например, на Солнце, где ядра атомов водорода соединяются и образуют ядра атомов гелия. Эти процессы протекают с выделением огромного количества энергии (термоядерные реакции), за счет которой в том числе и существует жизнь на Земле.

Если не менять число протонов в атоме химического элемента, то есть оставить заряд ядра постоянным, а изменить число нейтронов, то логично предположить, что положение химического элемента в Периодической системе не изменится, то есть из исходного химического элемента не образуется нового. Это будет все тот же химический элемент, но атомы его будут отличаться от исходных своей массой.

^ Глава II. Явление «Изотопы».

Изотопы – это разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разное массовое число.

Химические элементы, встречающиеся в природе, являются смесью изотопов. Например, изотопов кислорода - 5 штук, углерода и водорода - 3 штуки, хлора - 2 штуки и т. д. Обычно приводимая в Периодической системе относительная атомная масса химического элемента является средним значением атомных масс природной смеси изотопов данного элемента с учетом их относительного содержания в природе. Поэтому их значения довольно часто имеют дробные числа.

Благодаря созданию современной протонно – нейтронной модели ядра (т. е. примерно через два десятилетия после открытия изотопов), удалось объяснить, почему атомные ядра с одним и тем же зарядом обладают разными массами /3/. Очевидно, ядра атомов изотопов содержат одинаковое число протонов, но различное число нейтронов.

Например, существует три изотопа водорода: протий, дейтерий и тритий. Ядро изотопа протия вообще не имеет нейтронов – оно представляет собой один протон. Соответственно его заряд равен элементарному электрическому заряду, а масса приблизительно равна 1 а. е. м. В состав ядра дейтерия входят две частицы: протон и нейтрон. Поэтому масса дейтерия приблизительно равна 2 а. е. м. Ядро трития состоит из трех частиц: одного протона и двух нейтронов. Поэтому масса трития приблизительно равна 3 а. е. м.

В школьном учебнике «Химия 9 класс» существует задача. Предлагается найти молекулу воды, где на долю водорода в ней приходится наименьшее число. Первая молекула состоит из атомов протия, вторая – из атомов дейтерия, третья – из атомов трития. Очевидно, что химическая формула воды будет у всех трех молекул одинаковая Н2О. Однако масса будет разниться 18, 20 и 22 у. е. Физические свойства молекул и воздействие их на живые объекты будет также разным.

В славянских мифах и легендах существует поверье о живой и мертвой воде. Живая – поддерживает и возрождает жизнь; мертвая – убивает жизнь. Современными исследованиями доказано, что мертвая вода состоит из дейтерия и трития. В природных водах дейтерий встречается в 0,002% по объему, а тритий – только в водах охлаждения ядерных реакторов. Если поить животных и растения дейтериевой водой, то животные погибают от жажды, растения и проростки загнивают. Так было доказано существование изотопов водорода в составе воды. И только в ХХ столетии наука научилась различать радиоактивные и нерадиоактивные изотопы.

^ Глава III. Явление «радиоактивность».

Естественная радиоактивность.

Все живое на Земле извечно подвержено воздействию ионизирующего излучения, то есть естественного радиационного фона Земли. В большинстве районов земного шара естественный радиационный фон колеблется в пределах от 4 до 12 мкР/ч.

Человек в естественных условиях облучается от источников как внешних, так и внутренних. К источникам внешнего облучения относят прежде всего космическое излучение, образующееся при звездных взрывах в Галактике и солнечных вспышках.

Интенсивность космического излучения меняется с географической широтой и с высотой над уровнем моря: на экваторе она примерно на 10% ниже, чем в умеренном поясе. Чем выше над уровнем моря, тем меньше там защитные слои воздуха, озона и тем сильнее облучение.

Другим источником внешнего облучения являются радиоактивные вещества, находящиеся в земной коре, в ее поверхностном слое. В природе существует около 50 естественных изотопов (радионуклидов) различных элементов. Основные изотопы, встречающиеся в породах Земли, - это калий-40 (15-25 г/т), рубидий-87 (40г/т) и продукты распада урана-238 и тория-232 (1-3 и 10-13 г/т соответственно).

Источником внутреннего облучения человека являются изотопы, попадающие в организм с продуктами питания, водой и воздухом.

Из многих естественных источников радиации, встречающихся в окружающей нас среде, наиболее опасен радон-222 – радиоактивный газ без цвета, вкуса и запаха, образующийся при распаде урана-238. Радиационная опасность создается прежде всего за счет вдыхания α-излучающих аэрозольных продуктов распада радона.

Уран рассеян по всей почве и в горных породах и содержится в них в концентрациях, соответствующих приблизительно нескольким частям на миллион. Уран – 238 является родоначальником длинной цепи радионуклидов нескольких элементов, которые изменяются последовательно до тех пор, пока не достигнут стабильного нуклида свинца – 206. Среди первичных продуктов распада находится радионуклид радон – 222; некоторые из таких продуктов распада попадают в атмосферу, в которой они продолжают распадаться.

Радон и торон (изотоп радона-222) с дочерними продуктами распада ответственны за ½ - ¾ годовой индивидуальной эффективной дозы облучения человека от всех естественных источников радиации. Наиболее опасно для здоровья современного человека длительное проживание в каменных домах без хорошо проветриваемых подвалов или фундаментов. В квартирах первых этажей этих домов могут накапливаться высокие концентрации радона. Уран -238 – «прародитель» радона – содержится в небольших количествах в почвах и горных породах почти повсеместно. Просачиваясь на поверхность из мест своего рождения, радон может проникнуть в здания, например, через трещины и дренажи в фундаменте.

Многие материалы в земной коре являются также радиоактивными. Полагают, что энергия, выделяемая при распаде естественных радионуклидов на большой глубине в земле, может вносить вклад в формирование структуры земной коры. Уран, торий и калий – 40 вносят заметный вклад в эти процессы.

Излучение от естественных источников имеется повсюду в окружающей среде. На Землю попадают космические лучи из внешнего пространства, сама Земля является радиоактивной, естественная радиоактивность присутствует также в пище и воздухе. Каждый человек в большей или меньшей степени подвергается воздействию естественного излучения, и для большей части населения это излучение является главным источником природного безвредного облучения.

Космическое излучение.

По мнению учёных космические лучи приходят, главным образом, из нашей галактики, согласно другому мнению – их происхождение находится вне ее. Некоторая часть космических лучей имеет солнечное происхождение. Космические лучи неустановленного происхождения являются весьма постоянными в количественном отношении, а излучение от Солнца испускается в виде лавин в результате солнечных вспышек. Некоторые космические лучи, попадающие в атмосферу Земли, подвергаются влиянию магнитного поля Земли: около полюсов плотность космических лучей больше, чем на экваторе. При попадании в атмосферу они претерпевают сложные изменения и постепенно поглощаются, поэтому доза от них уменьшается с уменьшением высоты.

К примеру, в Великобритании /4/ годовая эффективная доза от космических лучей в среднем составляет около 250 мкЗв. Большая часть населения живет на низких высотах над уровнем моря, поэтому годовая доза изменяется лишь в небольшой степени, не наблюдается также больших изменений в пределах широт Великобритании. Однако тип здания, в котором живет человек, может оказывать влияние на дозу в пределах примерно 20%. Ничто другое существенным образом не влияет на космическое излучение.

Продукты распада радона.

Когда газообразный радон поступает из земли в атмосферу, он рассеивается в воздухе, и поэтому концентрации его в окружающей среде являются низкими. Однако в том случае, когда газ проникает в жилище через стены или пол, концентрация газа постепенно увеличивается, поскольку радон не рассеивается, как это происходит в воздухе. Газ радон имеет очень большую молекулярную массу. По отношению к массе воздуха (29 у. е.) он тяжелее в 7,7 раза. Воздушных потоков, которые могли бы его рассеять, в помещениях нет. Продукты распада, непосредственно следующие за радоном – 222, представляют радионуклиды с коротким периодом полураспада, часто называемые дочерними. Они прикрепляются к частицам пыли в воздухе. При вдыхании их происходит облучение легких. В большой степени то же самое происходит с газообразным тороном и короткоживущими продуктами распада, но концентрации их внутри помещений намного ниже.

Согласно данным /5/ годовая эффективная эквивалентная доза в Великобритании от продуктов распада радона оценивается в среднем как 1200 мкЗв, в то время как на территории СНГ она составляет 1850 мкЗв. Реальные значения могут в значительной степени отличаться от этого среднего значения. Найдено, что в некоторых помещениях доза, получаемая живущими там людьми, более чем на два порядка выше допустимого значения. Для продуктов распада торона среднее значение составляет около 100 мкЗв, и эта доза изменяется в пределах одного порядка значения. Следовательно, для сохранения собственного здоровья жители нижних этажей должны как можно чаще избавляться от пыли и регулярно проветривать помещение.


^ Выводы:

  1. Слово радиоактивность на бытовом уровне часто вызывает негативное отношение и эмоции, поскольку человек боится того, чего он не знает или в чем не уверен.

  2. Чтобы понять такое сложное явление как радиоактивность, нужно изучить причины ее происхождения. Для понимания этого явления следует рассмотреть источники излучений, строение атома и его ядра.

  3. Из всех изотопов (радионуклидов), встречающихся в Земной коре, радон и торон (изотоп радона-222) с дочерними продуктами распада, ответственны за ½ - ¾ годовой индивидуальной эффективной дозы облучения человека.

  4. Наиболее опасно для здоровья современного человека длительное проживание в каменных домах без хорошо проветриваемых подвалов или фундаментов. В квартирах первых этажей этих домов могут накапливаться высокие концентрации радона.

  5. Газ радон имеет очень большую молекулярную массу. По отношению к массе воздуха (29 у. е.) он тяжелее в 7,7 раза. Воздушных потоков, которые могли бы его рассеять, в помещениях нет. Продукты распада, непосредственно следующие за радоном – 222, представляют радионуклиды с коротким периодом полураспада, часто называемые дочерними. Они прикрепляются к частицам пыли в воздухе. При вдыхании их происходит облучение легких. Следовательно, для сохранения собственного здоровья жители нижних этажей должны как можно чаще избавляться от пыли и регулярно проветривать помещение.



Список литературы:

  1. О. С .Габриелян. Учебник химии, 8 класс. Дрофа, Москва, 2004г. Стр. 21 – 28.

  2. Крицман В. А. Книга для чтения по неорганической химии, часть 1. Москва «Просвещение», 1993г. Стр 10-15.

  3. А. В. Перышкин, Е. М. Гутник. Учебник физики, 9 класс. Дрофа, Москва, 2004г. Стр. 180 – 198.

  4. М. П. Фролов, Е. Н. Литвинов, А. Т. Смирнов. Учебник основы безопасности

Жизнедеятельности, 8 класс. АСТ, Астрель, Москва, 2008г. Стр. 94-95. 5. Е. В. Архангельской и Е. К. Понкрашевой. Жизнь и радиация. Москва Энергоатомиздат, 1993г. Стр. 40-45.




Похожие:

Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность iconПоложение об общероссийском конкурсе детских проектов в области энергетики «энергия детства»
Некоммерческого партнерства по развитию международных исследований и проектов в области энергетики «глобальная энергия»
Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность iconСтрана: Россия
Международный конкурс школьных проектов по энергоэффективности “Энергия и среда обитания” 2011-2012 учебный год
Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность iconПоложение о проведении районного конкурса научно-инновационных проектов и исследовательских работ «Чистая планета для нашего будущего»
Конкурс проводится в целях вовлечения обучающихся в деятельность по повышению качества жизни и создания благоприятной среды обитания...
Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность iconПоложение о I республиканском конкурсе инновационных научно-технических проектов учащихся образовательных учреждений Республики Татарстан
Цель: содействие разработке инновационных научно-технических проектов, приобщение молодежи к традициям научно-исследовательской школы...
Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность iconПоложение о конкурсе социально-образовательных проектов обучающихся образовательных учреждений Ульяновской области в рамках XII областной акции
Настоящее положение определяет цели и задачи областного конкурса социально-образовательных проектов обучающихся образовательных учреждений...
Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность iconПоложение о IV республиканском конкурсе инновационных научно-технических проектов учащихся образовательных учреждений Республики Татарстан. «Перспектива» общие положения
Цель: содействие разработке инновационных научно-технических проектов, приобщение молодежи к традициям научно-исследовательской школы...
Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность iconПоложение о конкурсе инновационных проектов образовательных учреждений
Настоящее положение о конкурсе инновационных проектов образовательных учреждений (далее Положение) определяет порядок проведения...
Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность iconКонкурс коммуникационных проектов в сфере pr, журналистики и рекламы «Масс-Медиа Перспектива 2008: Энциклопедия семейных ценностей»
Всероссийский студенческий конкурс коммуникационных проектов в сфере pr, журналистики и рекламы
Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность iconПоложение о региональном этапе конкурса научно-технических и художественных проектов по космонавтике «Звездная эстафета» 2008-2009
Первый этап – муниципальными органами управления образованием – в декабре 2008 г январе 2009 г
Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего- 2008». Естественная радиоактивность iconПоложение о III межрегиональном конкурсе инновационных научно-технических проектов «Перспектива»
Информация о III межрегиональный конкурсе инновационных научно-технических проектов «Перспектива», (далее – Конкурс) размещается...
Разместите ссылку на наш сайт:
Занятия


База данных защищена авторским правом ©zanny.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
контакты