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.
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.
„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).
Korzyścią energetyki jądrowej jest
Reaktor nie spala paliw kopalnych, ale wytwarza odpady promieniotwórcze.
To jedno z 8 pytań quizu. Rozwiąż cały quiz →
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.
Co napędza turbinę w elektrowni jądrowej?
- ABezpośrednio promieniowanie γ
- BSprężone powietrze
- CStrumień neutronów
- 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.
Korzyścią energetyki jądrowej jest
- Abrak jakichkolwiek odpadów
- Bbrak emisji CO₂ podczas pracy
- Codnawialność paliwa uranowego
- Dzerowe ryzyko awarii
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź B: brak emisji CO₂ podczas pracy – Reaktor nie spala paliw kopalnych, ale wytwarza odpady promieniotwórcze.
Jaki etap życia gwiazdy poprzedza czerwonego olbrzyma?
- ASupernowa
- BCiąg główny
- CGwiazda neutronowa
- DBiały karzeł
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź B: Ciąg główny – Gwiazda przez większość życia przemienia wodór w hel na ciągu głównym, potem staje się czerwonym olbrzymem.
Jak zakończy życie gwiazda o masie Słońca?
- AJako gwiazda neutronowa
- BJako czarna dziura
- CWybuchem supernowej
- DJako biały karzeł
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: Jako biały karzeł – Masa Słońca jest za mała na supernową – zostanie białym karłem.
Do czego używa się izotopów promieniotwórczych w medycynie?
- ADo produkcji witamin
- BDo diagnostyki i radioterapii
- CDo barwienia tkanek pod mikroskopem
- DWyłącznie do ogrzewania sal
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź B: Do diagnostyki i radioterapii – Znaczniki i PET służą do diagnostyki, a promieniowanie niszczy komórki nowotworowe.
Elektrownia o mocy elektrycznej 1000 MW i sprawności 33% ma moc cieplną reaktora ok.
- A330 MW
- B1330 MW
- C3000 MW
- D1000 MW
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: 3000 MW – P_t = P_el / η = 1000 MW / 0,33 ≈ 3000 MW.
Gwiazdy o bardzo dużej masie kończą życie jako
- Aprotogwiazda
- Bsupernowa, po której zostaje gwiazda neutronowa lub czarna dziura
- Cgwiazda ciągu głównego
- 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.
Sterylizacja sprzętu medycznego promieniowaniem γ polega na
- Aogrzaniu do 200°C
- Busunięciu wody
- Czamianie izotopów w sprzęcie na promieniotwórcze
- 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.