2) Berechne die Bindungsenergie je Nukleon für das Nuklid 113 Cd 48, wenn die Masse des Nukleons m Cd = 112,94206.u beträgt.

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Lioba Böhme
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1 Gruppe A 5.Schularbeit aus Physik Lise 4 AB Achtung : Alle Beispiele müssen auf dem Angabeblatt gelöst werden. Für richtig beantwortete Fragen ohne ersichtliche Berechnung werden keine Punkte vergeben. Wichtige physikalische Größen : e = 1, C ; Lichtgeschwindigkeit c = m/s ; die atomare Masseneinheit u = 1, kg = 931,44 MeV/c 2 ; m P = Protonenmasse = 1, u ; m N = Neutronenmasse = 1, u ; 1 Ci = 3, s -1 ; h = 6, Js Punktewertung : Für jedes Beispiel 25 Punkte 1) Eine der möglichen Kernumwandlungen, die man zur Energieerzeugung in einem Fusionsreaktor (in dem Kerne aus kleineren Kernen ähnlich wie in der Sonne zusammengebaut oder verschmolzen werden, etwa in 40 Jahren technisch einsetzbar, wenn alles gut geht) verwenden kann, ist die folgende: 3 He H 1 (Deuterium) ==> 4 He H 1 + W m He3 = 3,01603.u m D = 2, u m He4 = 4, u a) Welche Energie in MeV kann bei der Verschmelzung von 2 Kernen gewonnen werden? b) Welche Leistung gibt ein Fusionsreaktor ab,in dem in einer Sekunde Gramm 3 He vollständig mit Deuteriumkernen reagieren und der Wirkungsgrad 45 % beträgt? 2) Berechne die Bindungsenergie je Nukleon für das Nuklid 113 Cd 48, wenn die Masse des Nukleons m Cd = 112,94206.u beträgt.

2 3) Die Aktivität lebenden Holzes beträgt wegen des 14 C Gehaltes 0,208 Zerfälle in einer Sekunde bei 1 g Kohlenstoff ( = Gemische der in der Natur vorkommenden C-Nuklide). Die Halbwertszeit von 14 C beträgt T H = 5760 Jahre. Welches Alter hat Holz aus einem ägyptischen Königsgrab, wenn seine derzeitige Aktivität mit 6,5 Zerfällen pro Minute je Gramm Kohlenstoff gemessen werden kann? 4) Ein Elektron befindet sich in einem Potentialtopf und kann dort als linearer harmonischer Oszillator angesehen werden. Die Länge des Potentialtopfes beträgt a = m. a) Leite die Formel für die Energieniveaus des Elektrons im Potentialtopf ab und berechne die Nullpunktsenergie in ev. b) Berechne die Wellenlänge der Strahlung, die beim Übergang des Elektrons aus dem zweiten Anregungszustand in den ersten Anregungszustand emittiert wird.

3 Gruppe B 5.Schularbeit aus Physik Lise 4 AB Achtung : Alle Beispiele müssen auf dem Angabeblatt gelöst werden. Für richtig beantwortete Fragen ohne ersichtliche Berechnung werden keine Punkte vergeben. Wichtige physikalische Größen : e = 1, C ; Lichtgeschwindigkeit c = m/s ; die atomare Masseneinheit u = 1, kg = 931,44 MeV/c 2 ; m P = Protonenmasse = 1, u ; m N = Neutronenmasse = 1, u ; 1 Ci = 3, s -1 ; h = 6, Js Punktewertung : Für jedes Beispiel 25 Punkte 1) Die Aktivität lebenden Holzes beträgt wegen des 14 C Gehaltes 0,208 Zerfälle in einer Sekunde bei 1 g Kohlenstoff ( = Gemische der in der Natur vorkommenden C-Nuklide). Die Halbwertszeit von 14 C beträgt T H = 5760 Jahre. Welches Alter hat Holz aus einem antiken Grab, wenn seine derzeitige Aktivität mit 10 Zerfällen pro Minute je Gramm Kohlenstoff gemessen werden kann? 2) Berechne die Bindungsenergie je Nukleon für das Nuklid 63 Cu 29, wenn die Masse des Nukleons m Cu = 62,94962.u beträgt.

4 3) Eine der möglichen Kernumwandlungen, die man zur Energieerzeugung in einem Fusionsreaktor (in dem Kerne aus kleineren Kernen ähnlich wie in der Sonne zusammengebaut oder verschmolzen werden, etwa in 40 Jahren technisch einsetzbar, wenn alles gut geht) verwenden kann, ist die folgende: 6 Li H 1 (Deuterium) ==> 2 4 He 2 + W m Li = 6, u m D = 2, u m He4 = 4, u a) Welche Energie in MeV kann bei der Verschmelzung von 2 Kernen gewonnen werden? b) Welche Leistung gibt ein Fusionsreaktor ab,in dem an einem Tag genau 0,8 kg Lithiumkerne vollständig mit Deuteriumkernen reagieren und der Wirkungsgrad 48 % beträgt? 4) Ein Elektron befindet sich in einem Potentialtopf und kann dort als linearer harmonischer Oszillator angesehen werden. Die Länge des Potentialtopfes beträgt a = m. a) Leite die Formel für die Energieniveaus des Elektrons im Potentialtopf ab und berechne die Nullpunktsenergie in ev. b) Berechne die Wellenlänge der Strahlung, die beim Übergang des Elektrons aus dem zweiten Anregungszustand in den ersten Anregungszustand emittiert wird.

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