Elementarteilchen und Radioaktiver Zerfall/Der Aufbau eines Atoms und Elementarteilchen und Radioaktiver Zerfall/Halbwertszeit: Unterschied zwischen den Seiten

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== Die Veränderung des Atommodells ==
Die Abbildung zeigt einen Graphen, der beschreibt, wie viel Prozent der Atome eines Bi-210-Präparats nach einer bestimmten Zeit noch nicht zerfallen sind.


Schon im antiken Griechenland haben sich Philosophen Gedanken zum Aufbau der Materie gemacht. Aus dieser Zeit stammt der Begriff des Atoms. Er leitet sich vom griechischen "atomos" ab, was übersetzt etwa so viel wie "nicht spaltbar" bedeutet. Die alten Griechen sind früher also davon ausgegangen, dass Materie aus kleinsten Teilchen mit dem Namen Atom bestehen und dass diese Atome der Materie ihre Eigenschaften geben.  
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|Aufgaben 7.1: Beschreibung der Abbildung
|Benenne, wofür die beiden Achsen stehen.  
}}


Den Gedanken der "Nichtspaltbarkeit" kann man verstehen, wenn man sich z.B. einen Eisenwürfel vorstellt, den man halbiert. Dann stellt man sich vor, wie man die Hälfte des Eisenwürfels erneut halbiert. So macht man immer wieder weiter. Nach den Gedanken der alten Griechen ist dieses Verfahren nicht unendlich lang weiterführbar, weil man irgendwann nur noch das **nicht spaltbare** kleinste Eisenteil, **das Eisenatom**, übrig hat.


Etwa Zwei Jahrtausende später entdeckt der Physiker '''J. J. Thomson''' die negativ geladenen Elektronen, die um ein vielfaches kleiner sind als das Atom selbst. Außerdem gibt es Gründe zur Annahme, dass Elektronen Teil jedes Atoms sind. Das Bild der unteilbaren Atome ist erschüttert.
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Es stellt sich eine Frage: _Wenn Atome insgesamt elektrisch neutral geladen sind, aber elektrisch negativ geladene Elektronen beinhalten, was für Teilchen existieren dann noch im Atom, um die negative Ladung auszugleichen?_
|Aufgaben 7.2: Deutung des Graphen
|Wie viel Prozent der ursprünglichen Bi-210-Atomkerne existieren noch nach 5 Tagen? Wie viele nach 10 Tagen?
}}


Das motivierte viele Physiker und ein neues Forschungsgebiet entstand. Sie versuchten, ein Modell für den Aufbau der Atome zu erstellen.
Ein erstes Modell kam von J. J. Thomson selbst. Er modellierte das Atom wie den Teig von Rosinenkuchen: ''Ein Atom sei laut Thomson ein Kügelchen gewesen, in dem Masse und positive Ladung gleichmäßig verteilt sind. In diesem Kügelchen eingebettet sind wie Rosinen im Kuchenteig die punktförmigen, negativ geladenen Elektronen''.


Der Physiker Ernest Rutherford wollte 1911 das Modell Thomsons überprüfen. Dazu führte er seinen bekannten Streuversuch durch. Er wird auf der Skizze dargestellt.  
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In dem Versuch schoss er positiv geladene Alpha-Teilchen auf eine dünne Goldfolie. Um die Goldfolie herum war ein Schirm, auf dem detektiert wurde, wo die Alpha-Teilchen nach Durchdringen der Goldfolie ankamen.  
|Aufgaben 7.3: Simulation radioaktiven Zerfalls
|Kohlenstoff-14-Kerne zerfallen unter Abgabe eines Alpha-Teilchens zu Stickstoff-14-Kernen. Führe die Simulation durch.  


== Simulation des Versuchs von Rutherford ==
[https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/nuclear-physics/latest/nuclear-physics.html?simulation=radioactive-dating-game&locale=de]
Führe den Versuch Rutherfords in der Simulation durch.  
'''Das Rosinenkuchenatom zeigt, wie der Versuch laufen würde, wenn Thomsons Modell stimmt. Das Rutherford-Atom zeigt, was bei dem Versuch wirklich beobachtet wurde.'''


https://phet.colorado.edu/sims/html/rutherford-scattering/latest/rutherford-scattering_all.html?locale=de
'''Dokumentiere''', wie sich die Rate der zerfallenden Kerne im Lauf der Zeit ändert.  
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|Aufgaben 1.1: Auswertung des Versuchs
|Aufgaben 7.4: Beschreibung der Simulation
|Beschreibe deine Beobachtung beim Rutherford-Atom, indem du den Satzanfängen das passende Ende zuordnest
|Der physikinteressierte Schüler Paul hat sich auch das Diagramm angeschaut. Er hat seine Beobachtungen aufgeschrieben und dabei schon Fachbegriffe genannt, die er aus eigener Recherche kennt. Leider kann er nicht so gut mit Technik umgehen... '''Hilf ihm, seinen Text wieder zu ordnen. '''
|Arbeitsmethode
}}


<div class="lueckentext-quiz">
{{LearningApp|app=phzjsxnst23|width=100%|height=600px}}
Die meisten Alpha-Teilchen '''werden leicht abgelenkt.'''


Ein paar Alpha-Teilchen '''bewegen sich unverändert weiter.'''
''Wenn du fertig bist, dann fotografiere seine Sätze und füge das Foto deinem Ordner hinzu.''
}}


Wenige Alpha-Teilchen '''werden in ihre Herkunftsrichtung zurückgeworfen.'''
</div>


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|Aufgaben 1.2: Auswertung des Versuchs
|Aufgaben 7.5: Beschreibung der Abbildung
|Erkläre, warum einige Alpha-Teilchen abgelenkt werden und andere nicht.
|Recherchiere die Halbwertszeiten von Cäsium-137, Iod-129, Cobalt-60, Plutonium-239.  
|Arbeitsmethode
}}
}}


{{Box
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|Aufgaben 1.3: Auswertung des Versuchs
|Aufgaben 7.6: Beschreibung der Abbildung
|Deute, was das Verhalten der Alpha-Teilchen für den Aufbau des Atoms bedeutet.
|Die Stoffe aus Aufgabe 7.5 sind Restprodukte von Brennstäben aus Kernkraftwerken. Bewerte die Notwendigkeit von Endlagern. Leite daraus ab, wie ein Endlager für radioaktiven Müll am besten gebaut sein sollte.  
|Arbeitsmethode
}}
}}


==Lerneinheiten==
== Lerneinheiten ==
 
[[Der Aufbau eines Atoms]]
[[Der Aufbau eines Atoms]]


Version vom 9. November 2023, 15:19 Uhr

Zerfallsgraph1.png

Die Abbildung zeigt einen Graphen, der beschreibt, wie viel Prozent der Atome eines Bi-210-Präparats nach einer bestimmten Zeit noch nicht zerfallen sind.


Aufgaben 7.1: Beschreibung der Abbildung

Benenne, wofür die beiden Achsen stehen.


Aufgaben 7.2: Deutung des Graphen

Wie viel Prozent der ursprünglichen Bi-210-Atomkerne existieren noch nach 5 Tagen? Wie viele nach 10 Tagen?


Aufgaben 7.3: Simulation radioaktiven Zerfalls
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Aufgaben 7.4: Beschreibung der Simulation

Der physikinteressierte Schüler Paul hat sich auch das Diagramm angeschaut. Er hat seine Beobachtungen aufgeschrieben und dabei schon Fachbegriffe genannt, die er aus eigener Recherche kennt. Leider kann er nicht so gut mit Technik umgehen... Hilf ihm, seinen Text wieder zu ordnen.



Wenn du fertig bist, dann fotografiere seine Sätze und füge das Foto deinem Ordner hinzu.


Aufgaben 7.5: Beschreibung der Abbildung

Recherchiere die Halbwertszeiten von Cäsium-137, Iod-129, Cobalt-60, Plutonium-239.


Aufgaben 7.6: Beschreibung der Abbildung

Die Stoffe aus Aufgabe 7.5 sind Restprodukte von Brennstäben aus Kernkraftwerken. Bewerte die Notwendigkeit von Endlagern. Leite daraus ab, wie ein Endlager für radioaktiven Müll am besten gebaut sein sollte.

Lerneinheiten

Der Aufbau eines Atoms

Kennzahlen von Atomkernen

Radioaktivität

Nachweis von Radioaktivität

Verschiedene Arten von Strahlung

Aktivität

Halbwertszeit

Zerfallsgesetz

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