У некоторых нуклидов тяжелых металлов наблюдается альфа радиоактивность изотоп вольфрам 180

Обновлено: 18.05.2024

При выполнении заданий с кратким ответом впишите в поле для ответа цифру, которая соответствует номеру правильного ответа, или число, слово, последовательность букв (слов) или цифр. Ответ следует записывать без пробелов и каких-либо дополнительных символов. Дробную часть отделяйте от целой десятичной запятой. Единицы измерений писать не нужно.

Если вариант задан учителем, вы можете вписать или загрузить в систему ответы к заданиям с развернутым ответом. Учитель увидит результаты выполнения заданий с кратким ответом и сможет оценить загруженные ответы к заданиям с развернутым ответом. Выставленные учителем баллы отобразятся в вашей статистике.

Прочитайте перечень понятий, с которыми вы сталкивались в курсе физики:

сантиметр, галлон, дюйм, литр, миля, метр кубический.

Разделите эти понятия на две группы по выбранному вами признаку. Запишите в таблицу название каждой группы и понятия, входящие в эту группу.

Название группы понятий

Перечень понятий

Решения заданий с развернутым ответом не проверяются автоматически.
На следующей странице вам будет предложено проверить их самостоятельно.

Выберите два утверждения, которые верно описывают движение автомобиля, и запишите номера, под которыми они указаны:

1) Автомобиль останавливался два раза за весь свой путь.

2) Автомобиль на 30 секунде своего пути остановился и поехал в обратном направлении.

3) Минимальный модуль ускорения автомобиля 0,5 м/с 2 .

4) Автомобиль с 20 секунд до 30 секунд двигался равноускоренно.

5) Максимальная скорость автомобиля была 72 км/ч.

Под микроскопом рассматривают каплю воды со взвешенными в ней частицами цветочной пыльцы. Видно, что частицы пыльцы находятся в непрерывном хаотическом движении. Какое явление наблюдается в этом опыте?

Прочитайте текст и вставьте пропущенные слова. Слова в ответе могут повторяться.

3) не изменяется

После удара тело начало скользить вверх по гладкой наклонной плоскости со скоростью . При этом потенциальная энергия тела __________, кинетическая энергия тела __________, импульс тела __________.

Магнитная стрелка компаса зафиксирована (северный полюс затемнен, см. рис.). К компасу поднесли на равном расстоянии два проводника с одинаковым постоянным электрическим током (проводники расположены перпендикулярно плоскости рисунка), затем освободили стрелку, она повернулась и остановилась в новом положении. Изобразите новое положение стрелки.

У некоторых нуклидов тяжёлых металлов наблюдается альфа-радиоактивность. Изотоп вольфрам-180 испытывает α-распад, при котором образуется ядро гелия и ядро другого элемента X. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, определите, какой элемент X образуется при α-распаде изотопа вольфрама. Название элемента X запишите словом.

Герметично закрытый сосуд, частично заполненный водой и длительное время находящийся в холодильнике, был переставлен в тёплое помещение. Как со временем изменятся в теплом помещении плотность водяного пара, относительная влажность и абсолютная влажность воздуха в сосуде?

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

Плотность пара

Относительная влажность

Абсолютная влажность

В катушке, замкнутой на гальванометр, находится постоянный магнит, южный полюс которого расположен снизу (рис. 1). При движении магнита в катушке наблюдают возникновение индукционного тока, который фиксируется гальванометром. График зависимости индукционного тока в катушке от времени представлен на рис. 2.

Выберите два верных утверждения, соответствующих данным графика. Запишите в ответе их номера.

1) В промежутке времени от 0 до t₁ южный полюс магнита выдвигают из катушки, а в промежутке времени от t₁ до t₂ вносят в катушку южный полюс магнита.

2) В промежутке времени от 0 до t₁ южный полюс магнита выдвигают из катушки, а в промежутке времени от t₁ до t₂ вносят в катушку северный полюс магнита.

3) В промежутке времени от t₁ до t₂ магнит движется относительно катушки с меньшей скоростью, чем в промежутке от 0 до t₁.

4) В промежутке времени от t₁ до t₂ магнит движется относительно катушки равноускоренно, а в промежутке от t₂ до t₃ — равномерно.

5) В промежутке времени от t₂ до t₃ магнит покоится относительно катушки.

Мячик массой 200 г падает вертикально с отвесной скалы, отскакивает от земли и движется вверх. На рисунке представлен график зависимости модуля скорости мяча от времени в течение первых 9 с от начала движения.

На сколько изменилась полная механическая энергия мяча за время удара о землю? Запишите решение и ответ. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Исследуя закон Ома для участка цепи, содержащего резистор, ученик провёл три измерения для силы тока, проходящего через резистор, и напряжения на концах резистора. Результаты он представил в таблице.

№ опыта	Напряжение, В	Сила тока, А
1	20,0 ± 0,1	0,40 ± 0,05
2	40,0 ± 0,1	0,80 ± 0,05
3	60,0 ± 0,1	1,25 ± 0,05

Каково приблизительно сопротивление участка цепи?

Изучая свойства световой волны, учитель на уроке провёл опыты с кристаллами турмалина (одноосными прозрачными кристаллами зелёной окраски, изготовленными в форме пластины, см. рис.). Он направил перпендикулярно поверхности пластины пучок света от электрической лампы, при этом свет частично ослаб по интенсивности и приобрёл зеленоватую окраску. Далее пучок света был направлен через второй точно такой же кристалл турмалина, параллельный первому. При одинаково направленных осях кристаллов световой пучок несколько более ослаблялся за счёт поглощения во втором кристалле. Но когда учитель начал вращать второй кристалл, оставляя первый неподвижным, то наблюдалось удивительное явление — гашение света. И когда оси кристаллов были перпендикулярны друг другу, свет через вторую пластину не проходил совсем.

С какой целью был проведён данный опыт?

Вам необходимо исследовать, как меняется период колебаний пружинного маятника при изменении жёсткости пружины. Имеется следующее оборудование (см. рис.):

− набор из трёх пружин жёсткостью 40 Н/м, 60 Н/м и 100 Н/м;

− набор из трёх грузов по 100 г каждый;

− штатив с муфтой и лапкой.

1. Опишите экспериментальную установку.

2. Опишите порядок действий при проведении исследования.

Установите соответствие между устройствами и видами электромагнитных волн, которые используются в этих устройствах. Для каждого устройства из первого столбца подберите соответствующий вид электромагнитных волн из второго столбца.

А) тепловизор (устройство для получения изображений от источников теплового излучения)

Б) кварцевые лампы, широко используемые для дезинфекции воздуха, воды

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Прочитайте фрагмент технического описания пылесоса и выполните задания 14 и 15.

Почему, если пылесборная насадка присасывает, например, крупный обрывок бумаги, может сработать сигнал о переполнении пылесоса мусором?

Устройство пылесоса с момента его изобретения в 1860-х гг. осталось в основном прежним: электровентилятор, создавая разрежение в камере, засасывает через шланг с насадками пыль вместе с воздухом и, пропуская воздух через несколько пылеуловителей (фильтров), выталкивает его наружу. В промышленных пылесосах крупный мусор, попадая из шланга в камеру-бункер, где скорость воздушного потока ниже, оседает на дно. Более мелкие частицы, вовлекаясь в спиралевидное движение в сепараторе-циклоне, «не удерживаются» в центре потока, отлетая на периферию. Фильтры тонкой очистки, выполненные из пористого материала, способны задерживать пыль размером меньше микрона. В ряде моделей перед таким фильтром размещают вихревую камеру с пенным водо-воздушным слоем, обеспечивающим улавливание пыли за счёт её смачивания. В таких пылесосах есть специальный бункер с водой. Современные пылесосы — сложные приборы: они оснащены системой автоматики, которая может, например, реагируя на уменьшение разрежения в камере, сигнализировать о заполнении бункера, мешка фильтра и т.п.

Правила эксплуатации

1. Не оставляйте включённый пылесос без присмотра.

2. Не отсоединяйте пылесос от сети, держась за кабель.

3. Не трогайте влажными руками вилку или пылесос.

4. Не допускайте контакта волос, одежды, пальцев с отверстиями в корпусе пылесоса.

5. Не используйте пылесос для сбора воды и горючих веществ (бензин, керосин).

Прочитайте фрагмент технического описания пылесоса и выполните задания 14 и 15.

Почему нельзя собирать разлитую воду пылесосом?

Правила эксплуатации

1. Не оставляйте включённый пылесос без присмотра.

2. Не отсоединяйте пылесос от сети, держась за кабель.

3. Не трогайте влажными руками вилку или пылесос.

4. Не допускайте контакта волос, одежды, пальцев с отверстиями в корпусе пылесоса.

5. Не используйте пылесос для сбора воды и горючих веществ (бензин, керосин).

Какой из видов 1–3 солнечного затмения соответствует виду из зоны В?

Прочитайте текст и выполните задания 16, 17 и 18.

Естественный спутник Земли

Луна — естественный спутник Земли, тёмный и холодный, и с Земли видна только та часть лунной поверхности, которая освещена Солнцем и обращена к Земле. Вследствие этого вид Луны на небе меняется, происходит смена лунных фаз. Луна проходит следующие фазы освещения:

— новолуние — состояние, когда Луна невидна;

— первая четверть — состояние, когда первый раз после новолуния освещена половина обращённой к Земле поверхности Луны;

— полнолуние — состояние, когда освещена вся обращённая к Земле поверхность Луны;

— последняя четверть – состояние, когда освещена другая половина обращённой к Земле поверхности Луны.

На рисунке представлен календарь наблюдения фаз Луны в течение января 2015 г.

Влияние Луны на Землю заметно в целом ряде природных явлений. Самое впечатляющее из них — это солнечное затмение, когда Луна закрывает диск Солнца. Сейчас достаточно трудно представить ту бурю эмоций, которую вызывал этот феномен в древности. Результатом действия сил гравитационного притяжения Луны являются приливы и отливы. Причём приливы возникают не только на Земле. Наша планета таким же образом воздействует на спутник.

Масса Луны примерно в 81 раз меньше массы Земли. Земля и Луна взаимодействуют силами всемирного тяготения. Сравните модуль силы, действующей на Луну со стороны Земли, с модулем силы, действующей на Землю со стороны Луны.

Прочитайте текст и выполните задания 16, 17 и 18.

Естественный спутник Земли

— новолуние — состояние, когда Луна невидна;

— полнолуние — состояние, когда освещена вся обращённая к Земле поверхность Луны;

— последняя четверть – состояние, когда освещена другая половина обращённой к Земле поверхности Луны.

На рисунке представлен календарь наблюдения фаз Луны в течение января 2015 г.

У некоторых нуклидов тяжелых металлов наблюдается альфа радиоактивность изотоп вольфрам 180

Прочитайте перечень понятий, с которыми вы сталкивались в курсе физики:

сантиметр, галлон, дюйм, литр, миля, метр кубический.

Название группы понятий

Перечень понятий

1) Автомобиль останавливался два раза за весь свой путь.

2) Автомобиль на 30 секунде своего пути остановился и поехал в обратном направлении.

3) Минимальный модуль ускорения автомобиля 0,5 м/с 2 .

4) Автомобиль с 20 секунд до 30 секунд двигался равноускоренно.

5) Максимальная скорость автомобиля была 72 км/ч.

Прочитайте текст и вставьте пропущенные слова. Слова в ответе могут повторяться.

3) не изменяется

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

Плотность пара

Относительная влажность

Абсолютная влажность

Выберите два верных утверждения, соответствующих данным графика. Запишите в ответе их номера.

5) В промежутке времени от t₂ до t₃ магнит покоится относительно катушки.

№ опыта	Напряжение, В	Сила тока, А
1	20,0 ± 0,1	0,40 ± 0,05
2	40,0 ± 0,1	0,80 ± 0,05
3	60,0 ± 0,1	1,25 ± 0,05

Каково приблизительно сопротивление участка цепи?

С какой целью был проведён данный опыт?

− набор из трёх пружин жёсткостью 40 Н/м, 60 Н/м и 100 Н/м;

− набор из трёх грузов по 100 г каждый;

− штатив с муфтой и лапкой.

1. Опишите экспериментальную установку.

2. Опишите порядок действий при проведении исследования.

А) тепловизор (устройство для получения изображений от источников теплового излучения)

Б) кварцевые лампы, широко используемые для дезинфекции воздуха, воды

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Прочитайте фрагмент технического описания пылесоса и выполните задания 14 и 15.

Правила эксплуатации

1. Не оставляйте включённый пылесос без присмотра.

2. Не отсоединяйте пылесос от сети, держась за кабель.

3. Не трогайте влажными руками вилку или пылесос.

4. Не допускайте контакта волос, одежды, пальцев с отверстиями в корпусе пылесоса.

5. Не используйте пылесос для сбора воды и горючих веществ (бензин, керосин).

Прочитайте фрагмент технического описания пылесоса и выполните задания 14 и 15.

Почему нельзя собирать разлитую воду пылесосом?

Правила эксплуатации

1. Не оставляйте включённый пылесос без присмотра.

2. Не отсоединяйте пылесос от сети, держась за кабель.

3. Не трогайте влажными руками вилку или пылесос.

4. Не допускайте контакта волос, одежды, пальцев с отверстиями в корпусе пылесоса.

5. Не используйте пылесос для сбора воды и горючих веществ (бензин, керосин).

Какой из видов 1–3 солнечного затмения соответствует виду из зоны В?

Прочитайте текст и выполните задания 16, 17 и 18.

Естественный спутник Земли

— новолуние — состояние, когда Луна невидна;

— полнолуние — состояние, когда освещена вся обращённая к Земле поверхность Луны;

— последняя четверть – состояние, когда освещена другая половина обращённой к Земле поверхности Луны.

На рисунке представлен календарь наблюдения фаз Луны в течение января 2015 г.

Прочитайте текст и выполните задания 16, 17 и 18.

Естественный спутник Земли

— новолуние — состояние, когда Луна невидна;

— полнолуние — состояние, когда освещена вся обращённая к Земле поверхность Луны;

— последняя четверть – состояние, когда освещена другая половина обращённой к Земле поверхности Луны.

На рисунке представлен календарь наблюдения фаз Луны в течение января 2015 г.

У некоторых нуклидов тяжелых металлов наблюдается альфа радиоактивность изотоп вольфрам 180

Прочитайте перечень понятий, с которыми вы сталкивались в курсе физики:

сантиметр, галлон, дюйм, литр, миля, метр кубический.

Название группы понятий

Перечень понятий

1) Автомобиль останавливался два раза за весь свой путь.

2) Автомобиль на 30 секунде своего пути остановился и поехал в обратном направлении.

3) Минимальный модуль ускорения автомобиля 0,5 м/с 2 .

4) Автомобиль с 20 секунд до 30 секунд двигался равноускоренно.

5) Максимальная скорость автомобиля была 72 км/ч.

Прочитайте текст и вставьте пропущенные слова. Слова в ответе могут повторяться.

3) не изменяется

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

Плотность пара

Относительная влажность

Абсолютная влажность

Выберите два верных утверждения, соответствующих данным графика. Запишите в ответе их номера.

5) В промежутке времени от t₂ до t₃ магнит покоится относительно катушки.

№ опыта	Напряжение, В	Сила тока, А
1	20,0 ± 0,1	0,40 ± 0,05
2	40,0 ± 0,1	0,80 ± 0,05
3	60,0 ± 0,1	1,25 ± 0,05

Каково приблизительно сопротивление участка цепи?

С какой целью был проведён данный опыт?

− набор из трёх пружин жёсткостью 40 Н/м, 60 Н/м и 100 Н/м;

− набор из трёх грузов по 100 г каждый;

− штатив с муфтой и лапкой.

1. Опишите экспериментальную установку.

2. Опишите порядок действий при проведении исследования.

А) тепловизор (устройство для получения изображений от источников теплового излучения)

Б) кварцевые лампы, широко используемые для дезинфекции воздуха, воды

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Прочитайте фрагмент технического описания пылесоса и выполните задания 14 и 15.

Правила эксплуатации

1. Не оставляйте включённый пылесос без присмотра.

2. Не отсоединяйте пылесос от сети, держась за кабель.

3. Не трогайте влажными руками вилку или пылесос.

4. Не допускайте контакта волос, одежды, пальцев с отверстиями в корпусе пылесоса.

5. Не используйте пылесос для сбора воды и горючих веществ (бензин, керосин).

Прочитайте фрагмент технического описания пылесоса и выполните задания 14 и 15.

Почему нельзя собирать разлитую воду пылесосом?

Правила эксплуатации

1. Не оставляйте включённый пылесос без присмотра.

2. Не отсоединяйте пылесос от сети, держась за кабель.

3. Не трогайте влажными руками вилку или пылесос.

4. Не допускайте контакта волос, одежды, пальцев с отверстиями в корпусе пылесоса.

5. Не используйте пылесос для сбора воды и горючих веществ (бензин, керосин).

Какой из видов 1–3 солнечного затмения соответствует виду из зоны В?

Прочитайте текст и выполните задания 16, 17 и 18.

Естественный спутник Земли

— новолуние — состояние, когда Луна невидна;

— полнолуние — состояние, когда освещена вся обращённая к Земле поверхность Луны;

— последняя четверть – состояние, когда освещена другая половина обращённой к Земле поверхности Луны.

На рисунке представлен календарь наблюдения фаз Луны в течение января 2015 г.

Прочитайте текст и выполните задания 16, 17 и 18.

Естественный спутник Земли

— новолуние — состояние, когда Луна невидна;

— полнолуние — состояние, когда освещена вся обращённая к Земле поверхность Луны;

— последняя четверть – состояние, когда освещена другая половина обращённой к Земле поверхности Луны.

На рисунке представлен календарь наблюдения фаз Луны в течение января 2015 г.

Варианты впр «ВПР 11 класс 23 вариант» (физика)

1. Прочитайте перечень понятий, с которыми вы сталкивались в курсе физики:

килограмм, тонна, гектар, фунт, акр, квадратный метр.

Название группы понятий

2. Выберите два верных утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите в ответе их номера.

1) В инерциальной системе отсчёта изменение импульса тела равно импульсу равнодействующей сил, действующих на тело.

2) Сила трения скольжения зависит от массы тела и увеличивается с увеличением площади соприкосновения тела с поверхностью.

3) Кристаллизацией называют процесс превращения кристаллов в аморфное вещество.

4) Два неподвижных точечных заряда в вакууме действуют друг на друга с силами, прямо пропорциональными произведению модулей их зарядов.

5) Период свободных колебаний в идеальном колебательном контуре зависит только от индуктивности катушки и сопротивления резистора.

3. Четыре тела двигались по оси Ох. В таблице представлена зависимость их координат от времени.

4. Прочитайте текст и вставьте на место пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

Для проведения опыта понадобится стеклянная палочка, лист бумаги и бумажный султан, закреплённый на железном стержне. Если потереть палочку листом бумаги, то палочка и лист бумаги приобретают _____________________________________. Султан заряжают тем же зарядом, что и заряд палочки. При поднесении палочки к султану будет наблюдаться отталкивание полосок бумаги султана от палочки. Это происходит из-за ___________________. Если подносить к султану не палочку, а лист бумаги, то полоски бумаги султана будут _____________________.

Список слов и словосочетаний

1) положительные электрические заряды

2) разноимённые электрические заряды

3) одноименные электрические заряды

4) взаимодействия зарядов

6) отталкиваться друг от друга

7) притягиваться к бумаге

5. Узкий пучок белого света после прохождения через стеклянную призму даёт на экране спектр. Запишите цвета спектра в правильной последовательности: синий, фиолетовый, зелёный, голубой.

6. У природных изотопов редкоземельных элементов наблюдается альфа-радиоактивность. Изотоп гадолиний-152 испытывает α-распад, при котором образуется ядро гелия и ядро другого элемента X. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, определите, какой элемент X образуется при α-распаде изотопа гадолиния. Название элемента X запишите словом.

К моменту окончания сгорания заряда дымного пороха ядро продвинулось в стволе пушки на 2/3 его длины (см. рисунок). Как с этого момента и до вылета ядра из ствола изменились давление и внутренняя энергия пороховых газов? Теплообменом между стволом пушки и пороховыми газами пренебречь. Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

Давление пороховых газов

Внутренняя энергия пороховых газов

8. Мотоциклист движется по прямой улице. На графике представлена зависимость его скорости от времени.

Выберите два утверждения, которые верно описывают движение мотоциклиста.

Запишите номера, под которыми они указаны.

1) В промежутке времени от 20 до 40 с равнодействующая сил, действующих на мотоциклиста, сообщает ему постоянное по модулю ускорение, отличное от нуля.

2) В течение первых 20 с мотоциклист двигался равноускоренно, а в течение следующих 20 с — равномерно.

3) Модуль максимальной скорости мотоциклиста за весь период наблюдения составляет 72 км/ч.

4) В момент времени 60 с мотоциклист остановился, а затем начал движение в противоположном направлении.

5) Модуль максимального ускорения мотоциклиста за весь период наблюдения равен 4 м/с 2 .

9. Электрическая линия для розеток в квартире оснащена автоматическим выключателем, который размыкает линию, если сила тока в ней превышает 25А. Напряжение электрической сети 220 В.

В таблице представлены электрические приборы, используемые в квартире, и потребляемая ими мощность.

Электрические приборы

Потребляемая мощность, Вт

Можно ли одновременно включить электрическую духовку, посудомоечную и стиральную машины?Запишите решение и ответ (да/нет).

10. С помощью вольтметра проводились измерения напряжения на участке электрической цепи переменного тока (см. рисунок). Погрешность измерений напряжения равна цене деления шкалы вольтметра.

Запишите в ответ показания вольтметра с учётом погрешности измерений. В ответе укажите значение напряжения и погрешность измерения слитно без пробела.

11. На уроке учитель провёл опыт, схема которого представлена на рисунке. Он параллельно соединил две одинаковые лампы 1 и 2, к одной из них последовательно подключил катушку с большим количеством витков и сердечником. При замыкании цепи лампа 1 загоралась раньше лампы 2.

С какой целью был проведён данный опыт?

Вам необходимо исследовать, зависит ли выталкивающая сила, действующая на полностью погружённое в воду тело, от объёма тела.

Имеется следующее оборудование (см. рисунок):

— набор из шести грузов с крючками, характеристики которых приведены в таблице.

Вещество, из которого сделан груз

1. Опишите экспериментальную установку. Укажите номера используемых грузов (см. таблицу).

2. Опишите порядок действий при проведении исследования.

13. Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.

А) электродвигатель постоянного тока

Б) электродинамический микрофон

1) поляризация молекул диэлектрика в электростатическом поле

2) действие магнитного поля на проводник с током

3) действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу

4) электромагнитная индукция

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

14. В инструкции рекомендуется защищать инструмент от дождя и сырости. Объясните, почему.

Прочитайте фрагмент инструкции к электрической пиле и выполните задания 14 и 15.

15. Почему в инструкции требуется всегда надевать защитные очки при работе с электропилой?

16. Вставьте в предложение пропущенные слова (сочетания слов), используя информацию из текста.

Из приведенных в таблице диэлектриков самой маленькой диэлектрической проницаемостью обладает _________. А самой наибольшей может обладать — ________.

В ответ запишите слова (сочетания слов) по порядку, без дополнительных символов.

Электроизоляционными называются вещества — диэлектрики, обладающие ничтожной электрической проводимостью, способные поляризоваться в электрическом поле . В них возможно длительное существование электростатического поля и накопление потенциальной электрической энергии. У электроизоляционных материалов желательны большое удельное объёмное сопротивление(четвертый столбец в таблице), высокое пробивную напряженность(второй столбец в таблице), малый тангенс диэлектрических потерь и малая диэлектрическая проницаемость(третий столбец в таблице). Важно, чтобы вышеперечисленные параметры были стабильны во времени и по температуре, а иногда и по частоте электрического поля.

Электроизоляционные материалы можно подразделить:

1. Природные неорганические

2. Искусственные неорганические

3. Естественные органические

4. Синтетические органические

Газообразные. У всех газообразных электроизоляционных материалов диэлектрическая проницаемость близка к 1 и тангенс диэлектрических потерь так же мал, зато мало и напряжение пробоя. Чаще всего в качестве газообразного изолятора используют воздух, однако в последнее время всё большее применение находит элегаз (гексафторид серы, SF₆), обладающий почти втрое бо́льшим напряжением пробоя и значительно более высокой дугогасительной способностью. Иногда для изготовления электроизоляционных материалов применяют сочетание газообразных и органических материалов.

Жидкие — чаще всего используют в трансформаторах, выключателях, кабелях, вводах для электрической изоляции и в конденсаторах. Причём в трансформаторах эти диэлектрики являются одновременно и охлаждающими жидкостями, а в выключателях − и как дугогасящая среда. В качестве жидких диэлектрических материалов прежде всего используется трансформаторное масло, конденсаторное масло, касторовое масло, синтетические жидкости ( совтол ). Природные неорганические — наиболее распространённый материал слюда, она обладает гибкостью при сохранении прочности, хорошо расщепляется, что позволяет получить тонкие пластины. Химически стойка и нагревостойка. В качестве электроизоляционных материалов используют мусковит и флогопит, однако мусковит всё же лучше.

Искусственные неорганические: хорошим сопротивлением изоляции обладают малощелочные стёкла, стекловолокно, ситалл, но основным электроизоляционным материалом всё же является фарфор (полевошпатовая керамика). Эта керамика широко используется для изоляторов токонесущих проводов высокого напряжения, проходных изоляторов, бушингов и т. д. Однако из-за высокого тангенса диэлектрических потерь не годится для высокочастотных изоляторов. Для других более узких задач используется керамика — форстеритовая, глинозёмистая, кордиеритовая и т. д.

Естественные органические: в последнее время в связи с расширением производства синтетических электроизоляционных материалов их применение сокращается. Выделить можно следующие — целлюлоза, парафин, пек, каучук, янтарь и другие природные смолы, из жидких - касторовое масло.

Синтетические органические: большая часть данного материала приходится на долю высокомолекулярных химических соединений — пластмасс, а так же эластомеров. Существуют так же синтетические диэлектрические жидкости ( см. Совтол ).

Радиоактивность внутри нас

Cначала — две цитаты: из раздела «Пишут, что. » и из статьи А. М. Чекмарева «Радиоактивность вокруг нас» (обе — из «Химии и жизни», 2008, № 10). Цитата первая: «Практически все клетки человеческого тела ежегодно испытывают хотя бы одно событие радиационного поражения, многие — несколько раз». И вторая: «Большинство людей получает от 0,3 до 0,6 миллизиверта в год за счет земной радиации. В среднем от земных источников естественной радиации мы получаем примерно 350 микрозивертов в год (то есть индивидуальные дозы у большинства из нас ближе к 0,3 миллизиверта). Если говорить о том, какой именно элемент вносит наибольший вклад в наше внутреннее облучение, то это газ радон и продукты его распада. Его доля — около 75% годовой индивидуальной дозы облучения человека от земных источников и около половины дозы от всех источников радиации». (Кстати, более подробно об облучении от вездесущего радона можно прочитать в статье «Еще раз о радиоактивности в нашем доме», опубликованной в № 4, 1990.)

Прежде всего — несколько слов о единице облучения в статье Чекмарева. Она названа в честь шведского физика Рольфа Максимилиана Зиверта (1896–1966). Это — единица эквивалентной дозы излучения в СИ, принятая на XVI Генеральной конференции по мерам и весам в 1979 году (с 1975 по 1979 год она назвалась «грэй»). Зиверт (Зв) равен дозе любого вида ионизирующего излучения, производящего такое же биологическое действие, как и доза рентгеновского или гамма-излучения в 1 Гр, а эта единица (как единица поглощенной дозы) названа в честь английского физика Луиса Гарольда Грэя (1905–1965). Один грэй — поглощенная доза излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Значит, для среднего человека массой 70 кг 1 Зв соответствует общей поглощенной энергии 70 Дж. Для теплотехники это небольшая величина, ее достаточно для нагрева стакана воды менее чем на 0,1 градуса. Для человека же такая доза, особенно если она однократная, означает исключительно сильное поражение. Поэтому на практике применяют дольные единицы: 1 мЗв и 1 мкЗв.

Мало кто знает, что, если человека поместить в свинцовую камеру с толстыми стенками и никакой радон в его легкие попадать не будет, он все равно будет облучаться. Источник этого облучения — радионуклиды в его собственном теле, которые попали к нему при рождении и продолжают пополняться всю его жизнь. Избавиться от них невозможно принципиально, как, например, невозможно избавить человека от кальция или фосфора в его организме. Таких радионуклидов, вносящих основной вклад во внутреннее облучение, всего два. Это калий-40 и углерод-14 (так называемый радиоуглерод).

Начнем с калия. Это один из наиболее распространенных элементов в земной коре: его в ней 2,1%. Калий представлен в природе тремя изотопами:

В среднем относительная атомная масса калия с учетом распространенности его изотопов равна 39,0983. Один из этих изотопов, 40 K, радиоактивен, хотя его активность и невелика, поскольку очень велик период полураспада (t_1/2 = 1,28·10 9 лет). Исходя из приведенных данных, можно рассчитать, какую радиацию мы получаем за счет распада калия в собственном теле. В человеке массой 70 кг содержится примерно 0,2% калия, или 140 г (кстати, это больше, чем натрия, которого в человеке около 100 г). Следовательно, средний человек всегда носит в своем теле 0,0164 г радиоактивного калия-40, или 2,47·10 20 атомов.

Скорость радиоактивного распада — уравнение первого порядка, то есть она пропорциональна числу имеющихся атомов (N): dN/dt = –kN; знак минус показывает, что число атомов уменьшается со временем. (В радиохимии константу k обычно называют постоянной распада и обозначают греческой буквой λ.) Константа k связана с периодом полураспада простым соотношением: k = ln2/t_1/2 = 0,693/1,28·10 9 = 5,41·10 –10 год –1 . То есть в теле человека распадается 5,41·10 –10 × 2,47·10 20 = 1,34·10 11 атомов за год — больше ста миллиардов, или 4250 атомов каждую секунду!

Какая же энергия выделяется при этом? Нуклид 40 K распадается по двум путям: на 11% он претерпевает электронный захват (его еще называют K-захватом, по номеру оболочки, с которой происходит захват электрона): 40 K + е → 40 Ar. Именно в результате такого распада 40 K в земной коре и образовалась основная часть атмосферного аргона. Этот процесс является также основой так называемого калий-аргонового метода в геохронологии. Остальные 89% 40 K (1,2·10 11 атомов в год) распадаются с испусканием бета-излучения: 40 K → 40 Ca + е. Энергия этих β-частиц равна 1,314 МэВ = 1,314·10 6 эВ. Как известно, 1 эВ соответствует 96 500 Дж/моль, или 96 500/6·10 23 = 1,6·10 –19 Дж в расчете на одну частицу. Следовательно, энергия всех испущенных за год в теле человека β-частиц составит 1,314·10 6 х1,6·10 –19 × 1,2·10 11 = 0,025 Дж или 0,36 мЗв.

Но и это не всё. Помимо калия-40 в нашем теле всегда присутствует радиоактивный углерод-14 с периодом полураспада 5730 лет, избавиться от которого тоже нельзя. Земля, как известно, подвергается непрерывному облучению космическими частицами. Если бы не атмосфера, пропускающая к земной поверхности лишь небольшую часть космического излучения, жизнь на Земле вряд ли была бы возможна. Из разнообразных ядерных реакций, идущих в верхних слоях атмосферы, нас сейчас интересует лишь одна — захват нейтронов атомами азота, при котором из ядра вылетает один протон: 14 N + n → 14 C + р.

Ядро составляет ничтожную часть объема атома, поэтому нейтроны даже при высокой плотности их потока редко попадают в ядро и над 1 см 2 земной поверхности за 1 с образуется в среднем всего 2,4 ядра 14 C. Если учесть площадь поверхности Земли, то получится, что ежегодно в атмосфере образуется примерно 8 кг этого нуклида. Земля существует миллиарды лет, и если бы ядра 14 C были бы стабильными, то их масса на Земле исчислялась бы десятками миллионов тонн. Однако нуклид 14 C радиоактивен и непрерывно распадается. Поэтому всего на Земле имеется около 60 тонн радиоуглерода, из которых ежегодно распадается 8 кг — столько же, сколько его образуется (в этом случае говорят о радиоактивном равновесии). Для Земли 60 тонн — крайне малая величина. Так, в атмосферном углекислом газе количество радиоуглерода в среднем составляет лишь около 1 тонны, или 3·10 –11 % от «обычного» атмосферного углерода ( 12 C + 13 C); остальной радиоуглерод в основном растворен в воде океанов. Содержание 14 C нарушалось в 50-е — начале 60-х годов XX века в результате испытаний ядерного оружия, и лишь к началу XXI века оно почти вернулось к прежнему уровню.

Большинству из вновь образовавшихся атомов 14 C предстоит долгая жизнь — на многие тысячи лет. После образования они почти мгновенно окисляются в воздухе до 14 CO, а затем в течение нескольких недель — до 14 CO₂, молекулы которого равномерно перемешиваются с воздухом. Углекислый газ атмосферы — основной источник углерода, который в огромных количествах усваивается растениями в процессах фотосинтеза. Так радиоуглерод попадает в биосферу. Растениями питаются животные, поэтому вся живая органическая материя содержит радиоуглерод, хотя и в ничтожных количествах (1,18·10 –14 % относительно углерода-12). Причем большое время его жизни и здесь способствует его равномерному распределению. Очень важно, что в результате обменных процессов, протекающих в живой природе, содержание 14 C в растениях и животных в течение их жизни остается постоянным (хотя в разных растениях — разным, см. «Химию и жизнь», 2005, № 4). Но как только обмен с окружающей средой прекращается, содержание радиоуглерода начинает очень медленно снижаться — вдвое каждые 5730 лет.

Радиоуглерод входит также в состав неорганических соединений, которые растворены в воде морей и океанов, в подземных водах и находятся в обменном равновесии с углекислым газом атмосферы. В основном это растворимые гидрокарбонаты, которыми так богаты минеральные воды. Но как только обмен прекращается (например, углерод вошел в состав минерала), происходит то же, что и в живой природе после гибели организма — содержание 14 C в обычном углероде со временем начинает убывать. Подробное рассмотрение закономерностей образования и распада радиоуглерода позволило американскому физикохимику Уилларду Фрэнку Либби (1908–1980) совершить в конце 40-х годов выдающееся открытие и через несколько лет получить Нобелевскую премию по химии «за разработку метода использования углерода-14 для определения возраста в археологии, геологии, геофизике и других областях науки».

Вернемся теперь к «среднему» человеку и посчитаем скорость распада радиоуглерода в его теле. Известно, что в 1 г природного «живого» углерода происходит 15,3 распада 14 C в минуту. Такая малая активность (намного меньше фона) сильно затрудняла измерения с помощью счетчиков, поэтому сейчас для точного определения содержания радиоуглерода используются масс-спектрометрические методы. В человеке массой 70 кг содержится около 14 кг углерода. Следовательно, в минуту в нем будет распадаться 15,3·10 3 × 70 = 1,07·10 6 атомов, а в год — 5,63·10 11 атомов 14 C, величина того же порядка, что и для атомов 40 K (конечно, это случайное совпадение). Однако энергия при этом выделяется не такая большая. Углерод-14, как и калий-40, претерпевает β-распад, но со значительно меньшей энергией — всего 0,156 МэВ = 0,156·10 6 эВ. Значит, суммарная энергия всех β-частиц равна 0,156·10 6 × 1,6·10 –19 × 5,63·10 11 = 0,014 Дж, или 0,2 мЗв. Общая же доза от «внутреннего» облучения составит 0,36 + 0,2 = 0,56 мЗв, то есть столько же, сколько от внешних источников! Следует, однако, отметить, что мягкое излучение радиоуглерода задерживается в тканях полностью, тогда как более энергичные частицы, испускаемые атомами 40 K, могут частично вылетать из тела.

Как видим, общее число частиц высокой энергии, испускаемых в теле человека нуклидами 40 K и 14 C в течение года, приближается к триллиону (10 12 ). Клеток в организме порядка ста триллионов. Однако следует учесть, что мы рассчитали только «внутренние» частицы, тогда как человек подвергается также и внешнему облучению. Еще важнее то, что одна частица высокой энергии может вызвать целый каскад превращений и поразить не одну клетку. Поэтому приведенная в начале статьи цитата выглядит вполне правдоподобной, хотя и парадоксальной для небиолога.

В заключение — несколько забавных расчетов. Зная, сколько атомов 40 K распадается в человеке за год по механизму 40 K + е → 40 Аr (примерно 1,5·10 10 ), легко подсчитать, что в теле человека в течение 50 лет образуется около 3·10 -8 мл аргона, а у всех людей на Земле — менее 200 мл — не хватит, чтобы надуть один воздушный шарик.

Современное значение относительной атомной массы калия — 39,0983. Какое значение получил бы воображаемый инопланетный химик, если бы он провел измерения этой величины в момент образования нашей планеты, 4,5 млрд лет назад? Отношение числа атомов 40 K к современному рассчитывается по простой формуле: N₀/N = exp(–kt) = exp(5,41·10 –10 × 4,5·10 9 ) = 11,4. Теперь рассмотрим образец земной коры, содержащей 100 атомов калия. Из них сейчас на долю 39 K приходится (в среднем, конечно) 93,2581 атомов, на долю 40 K — 0,0117 атомов и на долю 41 K — 6,7302 атомов. В момент образования Земли число атомов 39 K и 41 K было таким же, а число атомов 40 K было в 11,4 раза больше, 0,1334; то есть к настоящему времени распалось 91,2% первоначального количества атомов калия-40! Итак, 4,5 млрд лет назад наш воображаемый образец содержал 100,1217 атомов. Их суммарная масса составляла 93,2581 × 38,9637 + 0,1334 × 39,9640 + 6,7302 × 40,9618 = 3914,6929 г, а относительная атомная масса элемента калия была 3914,6929/100,1217 = 39,0993. Изменение в третьем знаке после запятой инопланетный химик смог бы установить.

В заключение попробуем оценить, насколько нагрелась бы земная кора только за счет радиоактивного распада 40 K, если бы в ней распалось всего 5% от имеющегося сейчас количества 40 K — без учета тепловых потерь в окружающее пространство. Такое количество распадется за 95 миллионов лет. Будем считать, что калий распространен равномерно, а теплоемкость земных пород примем равной 1 Дж/(г·К). Сейчас в 1 кг породы содержится примерно 21 г калия, из которых на долю 40 K приходится 21 × 0,000117 = 0,0025 г. При распаде в этой породе 5% 40 K, то есть 0,0025 × 0,05 = 1,25·10 -4 г, или 3,12·10 -6 моль, выделится 1,314·10 6 (эВ) × 96,5 (кДж/(моль·эВ)) × З,12·10 –6 (моль) ≈ 400 кДж. В отсутствие тепловых потерь это привело бы к нагреву земной коры на 400 К! Таким образом, распад калия-40 вносит заметный вклад в тепловой баланс Земли и, вероятно, других планет. Действительно, по разным оценкам, распад калия-40 дает от 10 до 15% суммарной скорости генерации энергии в земной коре.

Читайте также: