ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Fizyka współczesna – fakultatywneklasa 4 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/4/fizyka/elektrownia-jadrowa-zastosowania-i-ewolucja-gwiazd/

Fizyka · Fizyka współczesna – fakultatywne · kl. 4 · zakres rozszerzony

Elektrownia jądrowa, zastosowania i ewolucja gwiazd

Trzy tematy „z życia”, które często wracają w tekstach źródłowych: skąd prąd z jądra atomowego, do czego służą izotopy i jak kończą życie gwiazdy.

ok. 3 min czytania9 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Elektrownia jądrowa

  • (Treść fakultatywna – decyduje nauczyciel.) W reaktorze kontrolowane rozszczepienie ²³⁵U ogrzewa wodę, para napędza turbinę, a turbina generator (prądnicę). Od elektrowni węglowej różni się przede wszystkim źródłem ciepła.
Zapamiętaj

Przemiany energii: jądrowa → wewnętrzna (ciepło) → kinetyczna pary i turbiny → elektryczna.

  • Korzyści: brak emisji CO₂ podczas pracy, ogromna energia z małej masy paliwa, stabilna produkcja niezależna od pogody. Zagrożenia: odpady promieniotwórcze (groźne przez tysiące lat) i ryzyko awarii (np. utraty chłodzenia).
  • Przykład. Dane: moc elektryczna Pel = 1000 MW, sprawność η = 0,33, energia jednego rozszczepienia Er = 200 MeV = 3,2·10−⁠11 J. Wzór: Pt = Pel przez η, N = Pt przez Er. Obliczenia: Pt ≈ 3·109 W; N ≈ 3·109 W przez 3,2·10−⁠11 J ≈ 9,4·1019 rozszczepień/s; na dobę 9,4·1019 · 86 400 ≈ 8,1·1024, co odpowiada 8,1·1024 przez 6,02·1023 mol−⁠1 · 235 g/mol ≈ 3,2 kg ²³⁵U. Odpowiedź: ok. 3 kg ²³⁵U na dobę.
Uwaga na błąd

„W elektrowni jądrowej może dojść do wybuchu jak w bombie atomowej”

Reaktor pracuje przy k = 1, a paliwo jest za słabo wzbogacone na wybuch jądrowy; realne zagrożenia to awaria chłodzenia, uwolnienie substancji promieniotwórczych i odpady.

2Zastosowania promieniotwórczości

  • Medycyna: diagnostyka (znaczniki promieniotwórcze, PET) i radioterapia nowotworów.
  • Technika: sterylizacja sprzętu medycznego i żywności promieniowaniem γ (np. ⁶⁰Co), kontrola spoin (radiografia), czujniki dymu ze źródłem α (²⁴¹Am).
  • Nauka: datowanie (¹⁴C, wiek skał).
Sprawdź, czy rozumiesz

Korzyścią energetyki jądrowej jest

3Ewolucja gwiazd

  • Obłok gazu i pyłu zapada się → protogwiazda → gwiazda ciągu głównego (w jądrze synteza wodoru w hel) → czerwony olbrzym (gdy w jądrze kończy się wodór) → u gwiazd podobnych do Słońca: odrzucenie otoczki (mgławica planetarna) i biały karzeł.
  • Gwiazdy o masie większej niż ok. 8 mas Słońca kończą wybuchem supernowej; zostaje gwiazda neutronowa albo – po najmasywniejszych – czarna dziura. O losie gwiazdy decyduje głównie jej masa.

✎Ściąga: Elektrownia jądrowa, zastosowania i ewolucja gwiazd

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Przemiany energii: jądrowa → wewnętrzna (ciepło) → kinetyczna pary i turbiny → elektryczna.
  • Przykład. Dane: moc elektryczna Pel = 1000 MW, sprawność η = 0,33, energia jednego rozszczepienia Er = 200 MeV = 3,2·10−⁠11 J. Wzór: Pt = Pel przez η, N = Pt przez Er. Obliczenia: Pt ≈ 3·109 W; N ≈ 3·109 W przez 3,2·10−⁠11 J ≈ 9,4·1019 rozszczepień/s; na dobę 9,4·1019 · 86 400 ≈ 8,1·1024, co odpowiada 8,1·1024 przez 6,02·1023 mol−⁠1 · 235 g/mol ≈ 3,2 kg ²³⁵U. Odpowiedź: ok. 3 kg ²³⁵U na dobę.
  • Medycyna: diagnostyka (znaczniki promieniotwórcze, PET) i radioterapia nowotworów.
  • Technika: sterylizacja sprzętu medycznego i żywności promieniowaniem γ (np. ⁶⁰Co), kontrola spoin (radiografia), czujniki dymu ze źródłem α (²⁴¹Am).
  • Nauka: datowanie (¹⁴C, wiek skał).

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Co napędza turbinę w elektrowni jądrowej?

    1. ABezpośrednio promieniowanie γ
    2. BSprężone powietrze
    3. CStrumień neutronów
    4. DPara wodna ogrzana ciepłem z rozszczepienia
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Para wodna ogrzana ciepłem z rozszczepienia – Reaktor ogrzewa wodę, a para obraca turbinę połączoną z generatorem.

  2. Korzyścią energetyki jądrowej jest

    1. Abrak jakichkolwiek odpadów
    2. Bbrak emisji CO₂ podczas pracy
    3. Codnawialność paliwa uranowego
    4. Dzerowe ryzyko awarii
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: brak emisji CO₂ podczas pracy – Reaktor nie spala paliw kopalnych, ale wytwarza odpady promieniotwórcze.

  3. Jaki etap życia gwiazdy poprzedza czerwonego olbrzyma?

    1. ASupernowa
    2. BCiąg główny
    3. CGwiazda neutronowa
    4. DBiały karzeł
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Ciąg główny – Gwiazda przez większość życia przemienia wodór w hel na ciągu głównym, potem staje się czerwonym olbrzymem.

  4. Jak zakończy życie gwiazda o masie Słońca?

    1. AJako gwiazda neutronowa
    2. BJako czarna dziura
    3. CWybuchem supernowej
    4. DJako biały karzeł
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Jako biały karzeł – Masa Słońca jest za mała na supernową – zostanie białym karłem.

  5. Do czego używa się izotopów promieniotwórczych w medycynie?

    1. ADo produkcji witamin
    2. BDo diagnostyki i radioterapii
    3. CDo barwienia tkanek pod mikroskopem
    4. DWyłącznie do ogrzewania sal
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Do diagnostyki i radioterapii – Znaczniki i PET służą do diagnostyki, a promieniowanie niszczy komórki nowotworowe.

  6. Elektrownia o mocy elektrycznej 1000 MW i sprawności 33% ma moc cieplną reaktora ok.

    1. A330 MW
    2. B1330 MW
    3. C3000 MW
    4. D1000 MW
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: 3000 MW – P_t = P_el / η = 1000 MW / 0,33 ≈ 3000 MW.

  7. Gwiazdy o bardzo dużej masie kończą życie jako

    1. Aprotogwiazda
    2. Bsupernowa, po której zostaje gwiazda neutronowa lub czarna dziura
    3. Cgwiazda ciągu głównego
    4. Dbiały karzeł bez wybuchu
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: supernowa, po której zostaje gwiazda neutronowa lub czarna dziura – Zapadnięcie jądra masywnej gwiazdy wywołuje wybuch supernowej i zostawia zwarty obiekt.

  8. Sterylizacja sprzętu medycznego promieniowaniem γ polega na

    1. Aogrzaniu do 200°C
    2. Busunięciu wody
    3. Czamianie izotopów w sprzęcie na promieniotwórcze
    4. Dzniszczeniu mikroorganizmów przez jonizację
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: zniszczeniu mikroorganizmów przez jonizację – Promieniowanie jonizujące uszkadza DNA bakterii, a sprzęt nie staje się promieniotwórczy.

Cały dział „Fizyka współczesna – fakultatywne”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Fizyka, klasa 4