Друзья, объясните мне пожалуйста, чем отличается альфа частица 3.5 MeV и, допустим, 7 MeV.
Скоростью? Чем? По мне это же просто ядро гелия без электронов. Где можно почитать про это?

GD Star Rating
loading...

34 Responses to Друзья, объясните мне пожалуйста, чем отличается альфа частица 3.

  1. M2yod:

    Да, скоростью. Прочитать об альфа-частицах можно, например, тут.

  2. Zvnre:

    В электронвольтах измеряется кинетическая энергия, можно их в джуоли перевести. Твои альфа-частицы можно представить как две идентичные пули одинакового калибра, которые выпустили из разного оружия. Одну из пистолета с маленьким зарядом пороха, вторую из автомата, с зарядом пороха побольше. Пули одинаковые, а кинетическая энергия у них на вылете из ствола получается разная. Почитать про альфа-частицы можно здесь.

  3. M2yod:

    Я гляжу, у дураков мысли сходятся. Все верно, кроме заявления «В электронвольтах измеряется кинетическая энергия«. Слово «кинетическая» в предложении можно опустить. Любая энергия измеряется в электронвольтах, можно массу (энергию покоя) в них измерять, например масса альфа-частицы 3.73 ГэВ.

  4. Zvnre:

    ну в посте вроде вопрос о кинетической энергии, судя по порядку цифр.

  5. Tilite:

    : Я прочитал википедию, но про то что это кинетическая энергия я догадывался только косвенно.

    Если позволите, второй вопрос — как эту кинетическую энергию перевести в электричество? Первый вариант, который на ум приходит — это превращать эту энергию в тепло, а потом в электричество.

    Есть ли другие варианты? Может быть с помощью них можно генерировать магнитное поле? или генерировать электростатический заряд?

  6. M2yod:

    Ты будешь смеяться, но это и есть электричество — направленное движение заряженных частиц.
    Альфа-частицы — ионы гелия, положительно заряженные частицы. Если они обладают кинетической энергией (куда то движутся), это уже электрический ток.

  7. Zvnre:

    делаешь тонкую и герметичную металлическую сферу, покрываешь её изнутри тонким слоем вещества, дающего альфа-излучение, наносишь значок «радиация», ставишь на изолирующую подставку и у тебя готов изящный генератор Ван де Граафа, который периодически будет щелкать молниями в окружающие предметы или в воздух.

  8. Tilite:

    Два вопроса:

    1. Я правильно понимаю, что данное устройство переводит всю кинетическую энергию в электричество?
    2. Какой у него КПД (теоритический и фактический)?

  9. Tilite:

    Как мне кинетическую энергию MeV перевести в метр/секунда?

  10. Odaekb:

    : : 1 эВ = 1.6е-19 Дж
    эм = 4 г /6е23 =0.66е-23 грамма
    Ве считайте сами. Если больше 10% скорости света — значит надо вспоминать ТО

  11. M2yod:

    В метр/секундах никак. Энергия в метрах/секундах не измеряется.
    А измеряется в джоулях (это килограмм на метр2 / секунда2), в эргах, калориях, килотоннах тротилового эквивалента, киловатт-часах и много чем еще.

    Можно воспользоваться простой формулой 1 Дж ? 6.2415·1018 эВ, или заглянуть в вольфрам-альфу.

  12. Zvnre:

    1) Нет, не так. Альфа-частицы очень лихо поглощаются считай что чем угодно и даже просто в воздухе они летят недалеко. Сделаешь ты слой краски с источником альфа-излучения, но он же будет не в один атом толщиной, то есть сама же краска будет альфа-частицы поглощать, энергия частиц будет превращаться в банальное тепло. Собственно, за счет этого тепла и работают многие реальные ядерные батарейки на веществах с альфа-распадом. Кусок чистого плутония-238, окруженный теплоизоляцией, за счет выделяемой энергии разогревается докрасна и в таком состоянии может пребывать много лет. Но сделать такой источник, который будет выдавать приличную мощность, стоит очень дорого. На марсоходе как раз такой стоит, и его мощности не хватает на постоянную активную работу: он каждый день стоит по нескольку часов, накапливает энергию в аккумуляторах, а потом быстренько делает свои опыты, катается по долинам и по взгорьям и снова встает на прикол — накапливает силы.

    Кстати, ещё ядерные батарейки делают на тритии, но там идет бета-излучение (в результате распада трития вылетают электроны) и такие источники тока выдают очень маленькие мощности. Но много лет без подзарядки, ни одна химическая батарейка таких же размеров столько не проработает.

    интересная наука

    2) КПД будет ограничен эффективностью тепловой машины, максимальный — циклом Карно, реальный — параметрами твоего теплового двигателя типа стирлинга. Всё довольно прозаично.

  13. Tilite:

    А разве эту кинетическую энергию нельзя превратить в электромагнитное поле, которое потом снимать «антеной» (мог ляпнуть что то лишнего)?

  14. Tilite:

    Плюсик поставил, а отвечать не стал! Так не честно, забери свой плюсик и дай мне мой ответ!!!

  15. Ef7one:

    Данное устройство гипотетическое. Если сферу покрыть слоем изнутри, то не получится совсем ничего, она же навсегда электронейтральна. Если даже вообразить два электрода, пусть один в центре сферы, второй и есть сфера, ловящая альфа-частицы с энергией, скажем, 5МэВ. Альфа-частицы должны улетать с одного электрода и попадать на другой, перенос заряда, сфера заряжается, электрод заряжается, круто! И она будет заряжаться как будто, пока не возникнет разность потенциалов в 5/2 миллионов Вольт. И пока не зарядится, альфа частицы будут частично бессмысленно терять энергию на обычные ионизационные потери, врезаясь в сферу. Да, кстати, эВ это энергия, которую приобретает/теряет элементарный заряд (электрон, протон), проходящий разность потенциалов в 1 Вольт. Но всё рушится, как только доходим до оценки порядков величин. При приличной активности альфа-источника в 1Ки, это целый грамм радия, светящийся заодно гаммой, имеем ток в 2х3.7х1010 элементарных зарядов в секунду. Или 1.6х10-19х2х3.7х1010 Ампер. То есть 10 нА всего. А чего же мы можем подключить к такой дуре, чтобы работало с ненулевым КПД? Нагрузку сопротивлением 2.5х106В/10-8А=2.5х1014Ом. Сто ТераОм. Видели такие резисторы? Конечно же нет, потому что воздух и изоляция в любой практической железке будут давать больший вклад в проводимость. Резисторы на десятки МегаОм уже газовые делают, и они на грани зла. Но это мелочи, кроме прочего нам ещё грамм радия надо размазать слоем много тоньше 10мкм, иначе потери в самом источнике будут, смириться с тем, что половина альфа-частиц всё равно полезет внутрь, сферу нам придётся сделать довольно большого радиуса, а это значит, что при таком токе разность потенциалов будет расти со скоростью в унылые Вольты в секунду, всю фигню вакуумировать, потому что пробег альфы в воздухе будет 5 см, и обложить свинцовыми кирпичами. И это всё в надежде получить десятки миллиВатт в лучшем случае! Можно, конечно, взять источник с активностью порядка суммарной продуктов ядерного взрыва и ядра с энергией бета-распада в десятки кэВ, но есть способы проще. Самое простое, что можно сделать, это смириться с небольшим КПД, не размазывать источник, а наоборот, обеспечить наиболее полное самопоглощение частиц и саморазогрев. Затем тепло->электричество, так работают, например, Радиоизотопные Термоэлектрические Генераторы РИТЭГ на 90Sr. Можно и более модным образом, учитывая иногда схожее действие фотонов и ионизирующего излучения. Взять фотоэлемент и светить на него альфой, так же как и под световыми фотонами, в активной зоне, p-n переходе, будут генерироваться зарядовые пары. Тут уже можно задуматься о КПД, характерном для фотоэлементов. Вообще, пока ответ писал, вот что нашёл. По-моему, здесь собраны все мыслимые изобретаемые велосипеды.

  16. Zvnre:

    так тоже делают: бутерброд из очень тонких слоев радиоактивного вещества и «антенн» или полупроводников, которые ловят вылетающие частицы. Это чем-то похоже на солнечные батареи, но в реальных опытах получается скромный КПД, тепловая машина может дать больше. И, главное, все эти источники альфа — и бета-частиц, которые можно относительно безопасно использовать в таких генераторах и которые имеют подходящий период полураспада, они все очень дорогие. То есть им можно найти применение в каких-то таких особенных условиях, когда ничего другого не остается, типа космического корабля или какого-нибудь датчика на кабеле под толщей океана, который должен работать без подпитки десятилетия.

    Если тебе хочется поиграть на практике с этим, попробуй купить брелок с тритием. Это забавная штука, он в полной темноте различимо светится ну и он относительно безвреден:

    интересная наука

    интересная наука
    Ещё есть забавный прибор спинтарископ, это такая баночка с увеличительным стеклом, в которое виден экран вроде экрана телевизора, в который бьют альфа-частицы, вызывая крошечные вспышки света. Реальный способ увидеть радиацию 🙂

    интересная наука

    Вот что видно на экранчике:

    интересная наука

    Да, естественно, если ты будешь это покупать, то обязательно проверь дату выпуска устройства (у трития период полураспада достаточно короткий, чтобы заметить, что старый брелок светит хуже, чем свеже сделанный) и будь очень осмотрителен с таможней, пересылка радиоактивных штук дело серьезное.

  17. Ef7one:

    …Резисторы на десятки ГигаОм… что за болезнь лажать на три порядка.

  18. Zvnre:

    вообще-то я старался, писал тебе ответ и искал к нему картинки.

  19. Eraunes:

    мы уже близки к изобретению микроволновки. Предлагаю отказаться от ядер гелия в пользу фотонов с такой же энергией.

  20. Ef7one:

    Кстати, вот те элементы с тритием, что выше, сделаны какраз по схеме бета_частицы->фотодиод, если память не подводит.

  21. Zvnre:

    именно так, бета-вольтаика это называется.

  22. M2yod:

    Ядра гелия хороши хотя бы тем, что они уже заряженные, их поток уже есть электрический ток.

  23. Tilite:

    Мне уже стало стыдно ;(

  24. Ef7one:

    Про ТО полезно запомнить порядки величин масс нуклона и электрона, 1ГэВ и 0.5МэВ, соответственно (энергетическая шкала масс). Теперь прицеливаем 3.5-7МэВ к массе, альфа частица нерелятивистская точно, а вот бету той же энергии можно даже назвать ультрарелятивистской.

  25. Ef7one:

    я заряд электрона помню, 1.6х10-19Кл, и определение эВ как энергии, приобретаемой электроном под действием разности потенциалов в 1В. Заряд пригождается для всяческих других оценок.

  26. Odaekb:

    Ну так тебе сейчас бы рассказывали, что при энергии несколько гигавольт уже все не так
    Просто напомнил границы применимости

  27. Ef7one:

    Мы не друг-другу всё так серьёзно объясняем и напоминаем, это понятно! Кстати, считаю важным автору поста рассчитать таки скорости альфа-частиц с энергиями 3.5МэВ и 7МэВ и отписать сюда ответ.

  28. Eraunes:

    ну чуть выше обсуждается машина на этих самых ядрах, суть которой сводится к преобразованию «кинетическая энергия частиц -> тепло -> электричество». С таким подходом толку то что они там заряд имеют.

  29. Tilite:

    ААА!!! Я все-таки изнасиловал фольфрам-альфу, и он мне дал ответ!

    http://www.wolframalpha.com/input/?i=alp

    http://www.wolframalpha.com/input/?i=alp

    ps. Ну нет у меня под рукой сейчас ручки и бумажки, а в экселе все считать очень сложно.

  30. Odaekb:

    а чего в экселе сложно? Как раз илиминтарно!

  31. Tilite:

    Давай так, не сложно, а неприятно

  32. Odaekb:

    я уже очень давно все такие мелочи считаю только в экселе. Просто самый удобный способ, риальне

  33. M2yod:

    Не серчайте, но я опять влезу в чужой разговор и прорекламирую свой пост на пальцах™, демонстрирующий, как удобно использовать Excel в научных расчетах, который так и называется Про космос, Excel и баскетбол на пальцах™.

  34. AHOen:

    только bc, awk и gnuplot!
    echo «sqrt(2*(3.5*10^6*1.6*10^-19)/(4*1.66)*(10^27))» | bc -l
    12987482 m/s

    ну или python
    (echo «import math»;echo «print math.sqrt( 2*(3.5*10**6*1.6*10**-19)/(4*1.66*10**-27)) m/s») | python
    12987482 m/s

Добавить комментарий