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Kernumwandlungen und Radioaktivität: Einfache Beispiele und Erklärungen

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Flora Schulz

9.4.2021

Physik

Kernumwandlung

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Physik

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Radioaktivität und kernphysik

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Grundlagen der kernphysik

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Biologische strahlenwirkung, strahlenschutzmaßnahmen

Kernumwandlungen und Radioaktivität: Einfache Beispiele und Erklärungen

Die natürliche und künstliche Radioaktivität sowie Kernumwandlungen sind fundamentale Konzepte der Kernphysik.

• Kernkraftwerke nutzen kontrollierte Kettenreaktionen zur Energiegewinnung
• Die natürliche Radioaktivität äußert sich durch Alpha-, Beta- und Gammastrahlung
• Die Halbwertszeit ist ein wichtiger Parameter zur Beschreibung radioaktiver Zerfälle
• Kernumwandlungen können sowohl natürlich als auch künstlich erfolgen
• Strahlenschutz ist essentiell für den sicheren Umgang mit radioaktiven Materialien

...

9.4.2021

968

D 11. Kernumwandlungen 11. 1 Nutzen und Gefahren von Kernprozessen -Nutzen Vorteile: •geringer Verbrauch fassiler Brennstoffe weniger Emissi

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Symbolschreibweise und Arten radioaktiver Strahlung

Die Symbolschreibweise für Nukleide verwendet Massenzahl, Kernladungszahl und chemisches Symbol. Isotope sind Atome einer Sorte mit unterschiedlicher Neutronenzahl im Kern.

Example: Ein Beispiel für die Symbolschreibweise ist ₂He⁴, wobei 2 die Protonenzahl und 4 die Massenzahl angibt.

Es gibt drei Hauptarten radioaktiver Strahlung:

  1. α-Strahlung: Doppelt positiv geladene Heliumkerne
  2. β-Strahlung: Elektronen
  3. γ-Strahlung: Energiereiche elektromagnetische Strahlung

Jede Strahlungsart hat spezifische Eigenschaften bezüglich Ladung, Durchdringungsvermögen und Abschirmmöglichkeiten.

Vocabulary: Kernumwandlung Alpha Strahlung bezeichnet den Prozess, bei dem ein Atomkern ein α-Teilchen HeliumkernHeliumkern emittiert.

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Eigenschaften und biologische Wirkung ionisierender Strahlen

Kernstrahlen breiten sich geradlinig aus und besitzen die Fähigkeit, Stoffe zu durchdringen und Atome zu ionisieren. Dies kann zu gefährlichen Veränderungen in lebenden Zellen führen.

Highlight: Das Durchdringungsvermögen variiert stark: α-Strahlung wird bereits von einem Blatt Papier abgeschirmt, während γ-Strahlung dicke Blei- oder Betonschichten benötigt.

Die biologische Wirkung ionisierender Strahlen hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der absorbierten Strahlenmenge, der Strahlenart und dem bestrahlten Körperteil. Mögliche Folgen reichen von Zellveränderungen bis hin zu Krebs, Erbkrankheiten oder Sterilität.

Example: Bei gleicher Energieaufnahme ruft α-Strahlung eine 20-mal größere Wirkung als β-Strahlung hervor.

Strahlenschutz ist essentiell und umfasst Maßnahmen wie Abstand halten, optimale Abschirmung, Minimierung der Aufenthaltsdauer und Verhinderung der Aufnahme radioaktiver Stoffe in den Körper.

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Halbwertszeit und künstliche Kernumwandlungen

Die Halbwertszeit ist ein wichtiges Konzept in der Radioaktivität. Sie gibt an, in welcher Zeit sich die Hälfte der vorhandenen instabilen Atomkerne umwandelt.

Definition: Die Halbwertszeit ist die Zeit, in der sich die Anzahl der radioaktiven Kerne eines Stoffes halbiert.

Künstliche Radioaktivität entsteht durch gezielte Einflüsse auf Atome, beispielsweise durch Beschuss mit Neutronen. Dies führt zur Umwandlung in radioaktive Nuklide.

Example: Ein Beispiel für künstliche Radioaktivität ist die Umwandlung von Cobalt-59 zu Cobalt-60 durch Neutronenbeschuss.

Die Kernspaltung ist ein wichtiger Prozess bei künstlichen Kernumwandlungen. Hierbei werden schwere Atomkerne in mittelschwere aufgespalten, wobei Neutronen freigesetzt und Kernenergie gewonnen wird.

Vocabulary: Eine kontrollierte Kettenreaktion ist ein Prozess, bei dem die freigesetzten Neutronen gezielt zur weiteren Spaltung genutzt werden, ohne dass es zu einer unkontrollierten Reaktion kommt.

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Kernkraftwerke und Energieschema

Kernkraftwerke nutzen die bei der Kernspaltung freigesetzte Energie zur Stromerzeugung. Sie funktionieren im Prinzip wie Wärmekraftwerke, verwenden jedoch Kernenergie zum Verdampfen des Wassers.

Highlight: In Kernkraftwerken wird die in schweren Atomkernen wie Uran oder Plutonium gespeicherte Energie durch kontrollierte Kernspaltung freigesetzt.

Das Energieschema zeigt den Weg von der Kernenergie über verschiedene Energieformen bis zur elektrischen Energie. Die kontrollierte Freisetzung der Kernenergie ist entscheidend für die sichere Nutzung in Kraftwerken.

Example: Ein Beispiel für eine kontrollierte Kettenreaktion ist der Prozess in einem Kernreaktor, bei dem die Neutronenfreisetzung sorgfältig gesteuert wird, um eine gleichmäßige Energieproduktion zu gewährleisten.

Die Beherrschung dieser komplexen Prozesse erfordert ein tiefes Verständnis der Kernumwandlungen und strenge Sicherheitsmaßnahmen, um die Risiken zu minimieren und die Vorteile der Kernenergie optimal zu nutzen.

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Kernspaltung und Kernkraftwerke

Die kontrollierte Kettenreaktion ist das grundlegende Prinzip in Kernkraftwerken.

Definition: Bei der Kernspaltung werden schwere Atomkerne in mittelschwere Kerne aufgespalten, wobei Energie freigesetzt wird.

Highlight: Kernkraftwerke nutzen die kontrollierte Kettenreaktion zur Stromerzeugung, während ungesteuerte Kettenreaktionen in Atombomben vorkommen.

Example: Ein typisches Kettenreaktion Atomkraftwerk Beispiel ist die Spaltung von Uran-235, bei der Energie und neue Neutronen freigesetzt werden.

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Radioaktivität und kernphysik

Grundlagen der kernphysik

Biologische strahlenwirkung, strahlenschutzmaßnahmen

 

Physik

•

968

•

9. Apr. 2021

•

6 Seiten

Kernumwandlungen und Radioaktivität: Einfache Beispiele und Erklärungen

F

Flora Schulz

@flora.shz

Die natürliche und künstliche Radioaktivität sowie Kernumwandlungen sind fundamentale Konzepte der Kernphysik.

• Kernkraftwerke nutzen kontrollierte Kettenreaktionen zur Energiegewinnung
• Die natürliche Radioaktivität äußert sich durch Alpha-, Beta- und Gammastrahlung
• Die Halbwertszeitist ein wichtiger Parameter zur Beschreibung radioaktiver... Mehr anzeigen

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Die Symbolschreibweise für Nukleide verwendet Massenzahl, Kernladungszahl und chemisches Symbol. Isotope sind Atome einer Sorte mit unterschiedlicher Neutronenzahl im Kern.

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Es gibt drei Hauptarten radioaktiver Strahlung:

  1. α-Strahlung: Doppelt positiv geladene Heliumkerne
  2. β-Strahlung: Elektronen
  3. γ-Strahlung: Energiereiche elektromagnetische Strahlung

Jede Strahlungsart hat spezifische Eigenschaften bezüglich Ladung, Durchdringungsvermögen und Abschirmmöglichkeiten.

Vocabulary: Kernumwandlung Alpha Strahlung bezeichnet den Prozess, bei dem ein Atomkern ein α-Teilchen HeliumkernHeliumkern emittiert.

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Eigenschaften und biologische Wirkung ionisierender Strahlen

Kernstrahlen breiten sich geradlinig aus und besitzen die Fähigkeit, Stoffe zu durchdringen und Atome zu ionisieren. Dies kann zu gefährlichen Veränderungen in lebenden Zellen führen.

Highlight: Das Durchdringungsvermögen variiert stark: α-Strahlung wird bereits von einem Blatt Papier abgeschirmt, während γ-Strahlung dicke Blei- oder Betonschichten benötigt.

Die biologische Wirkung ionisierender Strahlen hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der absorbierten Strahlenmenge, der Strahlenart und dem bestrahlten Körperteil. Mögliche Folgen reichen von Zellveränderungen bis hin zu Krebs, Erbkrankheiten oder Sterilität.

Example: Bei gleicher Energieaufnahme ruft α-Strahlung eine 20-mal größere Wirkung als β-Strahlung hervor.

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Halbwertszeit und künstliche Kernumwandlungen

Die Halbwertszeit ist ein wichtiges Konzept in der Radioaktivität. Sie gibt an, in welcher Zeit sich die Hälfte der vorhandenen instabilen Atomkerne umwandelt.

Definition: Die Halbwertszeit ist die Zeit, in der sich die Anzahl der radioaktiven Kerne eines Stoffes halbiert.

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Kernkraftwerke und Energieschema

Kernkraftwerke nutzen die bei der Kernspaltung freigesetzte Energie zur Stromerzeugung. Sie funktionieren im Prinzip wie Wärmekraftwerke, verwenden jedoch Kernenergie zum Verdampfen des Wassers.

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Die Beherrschung dieser komplexen Prozesse erfordert ein tiefes Verständnis der Kernumwandlungen und strenge Sicherheitsmaßnahmen, um die Risiken zu minimieren und die Vorteile der Kernenergie optimal zu nutzen.

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Kernspaltung und Kernkraftwerke

Die kontrollierte Kettenreaktion ist das grundlegende Prinzip in Kernkraftwerken.

Definition: Bei der Kernspaltung werden schwere Atomkerne in mittelschwere Kerne aufgespalten, wobei Energie freigesetzt wird.

Highlight: Kernkraftwerke nutzen die kontrollierte Kettenreaktion zur Stromerzeugung, während ungesteuerte Kettenreaktionen in Atombomben vorkommen.

Example: Ein typisches Kettenreaktion Atomkraftwerk Beispiel ist die Spaltung von Uran-235, bei der Energie und neue Neutronen freigesetzt werden.

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Nutzen und Gefahren von Kernprozessen

Kernprozesse bieten sowohl Vorteile als auch Nachteile für die Energiegewinnung und Umwelt. Zu den Vorteilen gehören der geringe Verbrauch fossiler Brennstoffe, weniger schädliche Emissionen und eine hohe Energieausbeute bei geringem Brennstoffbedarf. Allerdings bergen Kernprozesse auch erhebliche Risiken durch die gefährliche Strahlung und die komplizierte Entsorgung radioaktiver Abfälle.

Highlight: Kernreaktoren haben eine begrenzte Lebensdauer, was regelmäßige Neubauten und hohe Kosten zur Folge hat.

Der Atomaufbau spielt eine zentrale Rolle für das Verständnis von natürlicher Radioaktivität. Der Atomkern, bestehend aus Protonen und Neutronen, enthält fast die gesamte Masse des Atoms und ist Ursprung der starken Kernkräfte.

Definition: Natürliche Radioaktivität ist die Eigenschaft instabiler Isotope, sich spontan in andere Atomkerne umzuwandeln und dabei α-, β- und γ-Strahlung auszusenden.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

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Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

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Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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