บทท 4 กมมนตรงสและพลงงานนวเคลยร (Radioactive and Nuclear Energy)

4.1 อะตอม

เดโมครตส ( Democritus ) นกปราชญชาวกรก มชวตอยระหวางประมาณ 470 - 380 ปกอนครสตศกราช ไดเสนอทฤษฎอะตอม โดยกลาววา สสารทกชนดประกอบดวยหนวยทเลก

ทสด ทแบงแยกไมไดอกแลว เรยกวา อะตอม ( Atom ) ถงแมในปจจบน เปนททราบกนดวา อะตอมมใชหนวยเลกทสดของสสาร ซงแบงแยก

ไมไดอกตอไป แต อะตอม กยงเปนสงทเลกทสดของสารทยงคงมสมบตของสารนน 4.1.1 แบบจาลองอะตอม แบบจาลองอะตอมทไดรบการยอมรบในปจจบนและเปนแบบจาลองทเหมาะสมกบ

การศกษาในระดบน คอแบบจาลองอะตอมของรธเทอรฟอรด แบบจาลองอะตอมของรธเทอร

ฟอรด อะตอมประกอบดวย นวเคลยสทมโปรตอนและนวตรอนรวมกนอยตรงแกนกลางของอะตอม มขนาดเลกมากเมอเทยบกบขนาดของอะตอม และมวลเกอบทงหมดอยทนวเคลยส และ

มอเลกตรอนซงมมวลนอยมากโคจรอยรอบ ๆ ดงรป 4.1

รป 4.1 แบบจาลองอะตอมของรธเทอรฟอรด

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 137

4.1.2 ขนาดอะตอม

นวเคลยสของธาตตางๆ มรศมประมาณ 10-15 เมตร แตขนาดของอะตอมใหญกวา

นวเคลยสมาก คอรศมอะตอมมขนาดประมาณ 10-10 เมตร หรอนวเคลยสมขนาดเลกกวาขนาดของอะตอมประมาณ 1 แสนเทา

เนองจากอะตอมมขนาดเลกมากและขอบเขตของอเลกตรอนกไมแนนอน การวด

ขนาดของอะตอมโดยตรงจงทาไดยาก ดงนนการหาขนาดของอะตอมจงใชวธการวดขนาดจาก คอะตอมทสรางพนธะกน และเราหาระยะหางระหวางอะตอมทอยตดกน ไดจากสมการ

รศมอะตอม = ระยะหางระหวางนวเคลยสของอะตอมคพนธะ 2

รป 4.2 ระยะหางระหวางอะตอม

อะตอมของธาตทมขนาดเลกทสด คออะตอมของธาตไฮโดรเจน และอะตอมของธาตทมขนาด

ใหญทสดทมในธรรมชาต คอ อะตอมของธาตพลโตเนยม ดงรป 4.3

ไฮโดรเจน

พลโตเนยม

รป 4.3 ขนาดอะตอมของธาตตางๆมขนาดแตกตางกน

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 138

4.1.3 ขนาดนวเคลยส

รป 4.4 ขนาดของอะตอม และนวเคลยส

จากการศกษาเกยวกบรศมนวเคลยสของธาตตางๆ พบวารศมนวเคลยส เปนปฏภาค

โดยตรงกบจานวนนวคลออนในนวเคลยส หรอเขยนเปนสมการไดวา

R = R03 A

เมอ R0 เปนคาคงตว เทากบ 151 2 10. m−×

A เปนจานวนนวคลออน

4.1.4 องคประกอบของนวเคลยส

รป 4.5 ภายในนวเคลยสประกอบดวยโปรตอนกบนวตรอน

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 139

จากการทนวเคลยสของธาตกมมนตภาพรงสบางธาตมการสลายตวให อนภาคแอลฟา

หรออนภาคบตาออกมา ทาใหในชวงแรกนกวทยาศาสตรคดวา นวเคลยสนาจะประกอบดวย

อนภาคแอลฟาหรออนภาคบตา แตแนวความคดนตองลมเลกไป เมอมการแยงวานวเคลยสของ

ไฮโดรเจน ดวเทอเรยม และตรเตยม ลวนแตมมวลนอยกวาอนภาคแอลฟาทงสน และนวเคลยสของไฮโดรเจนกมโปรตอนเพยงอยางเดยว ดงนนองคประกอบของนวเคลยสนาจะมโปรตอนเปน

องคประกอบหนง และตอมากมการพบวาอกองคประกอบหนงของนวเคลยสคอนวตรอน ซงเปน

อนภาคทเปนกลางทางไฟฟา

4.1.5 สญลกษณนวเคลยร

เนองจากธาตตางๆมเปนจานวนมาก จงจาเปนตองกาหนดสญลกษณของธาตตางๆ

เพอใหสะดวกในการศกษา สญลกษณนวเคลยรของธาตตางๆ จะประกอบดวย ชอธาต เลขมวล

และเลขอะตอม ดงน

เมอ A คอเลขมวล (Mass Number) หมายถงจานวนโปรตอน (p) + จานวน

นวตรอน (n) ทอยในนวเคลยส

Z คอเลขอะตอม (Atomic Number) หมายถงจานวนโปรตอน(p) หรอจานวน

อเลกตรอน (e) ทอยในอะตอม

สญลกษณนวเคลยร จะบอกใหทราบวาธาตแตละชนด มอนภาคตางๆเปนจานวนเทาไร ดงน

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 140

ตาราง 4.1 แสดงสญลกษณนวเคลยร และจานวนอนภาคมลฐานของธาตบางชนด

อนภาคมลฐานในอะตอม สญลกษณ ( A

Z X) เลขมวล

(A) เลขอะตอม

(Z) โปรตอน นวตรอน อเลกตรอน 11 H 1 1 1 - 1 42 He 4 2 2 2 2 94 Be 9 4 4 5 4 16

8 O 16 8 8 8 8 2311 Na 23 11 11 12 11 2713 Al 27 13 13 14 13

23892 U 238 92 92 146 92

รป 4.6 แสดงองคประกอบภายในอะตอม ของธาต

นกเรยนสามารถศกษาเพมเตมเกยวกบกมมนตรงสและพลงงานนวเคลยร จาก e-book ไดจาก

www.rmutphysics.com/charud/scibook/e-book/PhysicNuclear/index.htm

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 141

4.1.6 เสถยรภาพของนวเคลยส ธาตทงหมดทงทมในธรรมชาตและทมนษยสงเคราะหขน มประมาณ 110 ธาต ถาใช

เสถยรภาพของนวเคลยสเปนเกณฑในการจาแนกประเภทของธาตตางๆ จะจาแนกธาตตางๆได

เปน 2 ประเภท คอ

1) ธาตทมเสถยรภาพ

2) ธาตทไมมเสถยรภาพ (ธาตกมมนตรงส)

ธาตทมเสถยรภาพ

หมายถงธาตทไมสามารถสลายตวไดเอง มกจะเปนธาตทมเลขมวลและเลขอะตอม

นอยๆ เชน ไฮโดรเจน ( )11 H ฮเลยม ( )4

2 He คารบอน ( )126 C ไนโตรเจน ( )14

7 N ออกซเจน

( )168 O ฯลฯ

รป 4.7 คารบอนเปนธาตทมเสถยรภาพ

ธาตทไมมเสถยรภาพ (ธาตกมมนตรงส) หมายถงธาตทมการสลายตวตลอดเวลา มกจะเปนธาตทมเลขมวล

และเลขอะตอมมากๆ เชน เรเดยม ( )22388 Ra แอกตเนยม ( )228

89 Ac ทอเลยม ( )23090 Th โปรแทก

ตเนยม ( )23491 Pa ยเรเนยม ( )238

92 U เนปจเนยม ( )23793 Np พลโตเนยม ( )240

94 Po ฯลฯ

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 142

รป 4.8 ยเรเนยมเปนธาตทไมเสถยรภาพ นกวทยาศาสตรไดพยายามหาเหตผลวาทาไมธาตทมเลขมวลและเลขอะตอมมากๆ จงเปนธาต

ทไมมเสถยรภาพ

ความสมพนธระหวางจานวนนวตรอนกบจานวนโปรตอนในนวเคลยส

จากการศกษาความสมพนธระหวางจานวนนวตรอนกบจานวนโปรตอนในนวเคลยส

ของธาตตางๆ โดยการพลอตกราฟแสดงความสมพนธระหวางจานวนนวตรอนกบจานวนโปรตอน

ในนวเคลยส จะไดกราฟทมลกษณะดงรป 4.9

รป 4.9 ความสมพนธระหวางจานวนนวตรอนกบโปรตอนในนวเคลยสของธาตตางๆ

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 143

จากรป 4.9 จะพบวาธาตทมเลขมวลและเลขอะตอมนอยๆจะมจานวนนวตรอนกบจานวนโปรตอน

ใกลเคยงกน สวนธาตทมเลขมวลและเลขอะตอมมากๆจะมจานวนนวตรอนมากกวาจานวน

โปรตอน และธาตทมเลขมวลและเลขอะตอมมากๆมกจะเปนธาตกมมนตรงส และการทจานวน

นวตรอนมากกวาจานวนโปรตอนกเปนสาเหตททาใหธาตทมเลขมวลและเลขอะตอมมากๆไม

เสถยรภาพ

นกเรยนสามารถทาการทดลองเสมอนจรงเรองความสมพนธระหวางจานวนนวตรอนกบโปรตอนใน

นวเคลยส ไดจาก

www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/lectureonline/ritphysics/kap30/Nuclear/isotope.htm

4.2 ธาตกมมนตรงส (radioactive element) หมายถงธาตใดๆทมการสลายตวอยตลอดเวลา ตวอยางของธาตกมมนตรงสทสามารถ

พบเหนไดทวไปในชวตประจาวนไดแก พรายนาทอยในนาฬกา ดงรป 4.10

รป 4.10 พรายนาทอยในนาฬกา เปนสารกมมนตรงส

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 144

4.2.1 ประวตการคนพบธาตกมมนตรงส

ธาตกมมนตรงสถกพบครงแรกโดย เบกเคอเรล (Becquerel) นกวทยาศาสตรชาวฝรงเศส

การพบครงนเปนการพบบงเอญ โดยเขาไดนาเอาฟลมถายรปเกบไวในททมสารประกอบของธาต

ยเรเนยมอยดวย เมอเขานาเอาฟลมถายรปนนไปลาง กพบวาฟลมทงหมดเปนสดา และเมอเขา

ทาการทดลองซากบสารประกอบของยเรเนยมชนดอนๆ กไดผลเชนเดม เขาจงสรปวาสารประกอบ ยเรเนยมสามารถแผรงสออกมาไดเอง ตอมาปแอร และมาร คร ไดพบวาสารประกอบของธาตพอโลเนยม เรเดยม และทอเรยม กสามารถแผรงสออกมาไดเองเชนเดยวกน และเขาไดตงชอธาต

ทสามารถแผรงสไดเองนวา “ธาตกมมนตรงส”

รงสทแผออกมาจากธาตกมมนตรงส ม 3 ชนด คอ รงสแอลฟา รงสบตา และรงส

แกมมา รงสทงสามมลกษณะและสมบต ดงน 1. รงสแอลฟา ( )4

2 He คอนวเคลยสของธาตฮเลยม ทเกดขนในขณะทมการ

สลายตวของธาตกมมนตรงส มประจบวก + 2 และมมวลเปน 4 เทาของมวลอะตอมไฮโดรเจน

เมอเคลอนทเขาไปในสนามแมเหลกหรอสนามไฟฟา จะเกดการเบยงเบนถาเคลอนทผานอากาศ

จะทาใหอากาศแตกตวเปนไอออนไดมาก มอานาจการทะลทะลวงตา

รป 4.11 อนภาคอลฟา

2. รงสบตา ( e01− ) คออเลกตรอนทเกดขนจากการสลายตวของธาตกมมนตรงส

มประจไฟฟา -1 เมอเคลอนทเขาไปในสนามแมเหลกหรอสนามไฟฟาจะเกดการเบยงเบน เมอ

เคลอนทผานอากาศจะทาใหอากาศแตกตวเปนไอออนไดไมมากนก มอานาจทะลทะลวงปาน

กลาง เคลอนทในอากาศไดประมาณ 1 – 3 เมตร

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 145

รป 4.12 อนภาคบตา

3. รงสแกมมา ( γ ) เปนคลนแมเหลกไฟฟา ไมมมวล ไมมประจ ไมเบยงเบนใน

สนามแมเหลกและสนามไฟฟา มอานาจทะลทะลวงสง สามารถทะลทะลวงผานแผนอลมเนยม

หนาหลายเซนตเมตรได

รป 4.13 รงสแกมมา

รงสทงสาม เปนรงสทแผออกมาจากอะตอม ดงรป 4.14

รป 4.14 อนภาคแอลฟา อนภาคบตา และรงสแกมมา เปนรงสทแผออกมาจากอะตอม

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 146

รป 4.15 เปรยบเทยบอานาจทะลทะลวงของรงสทงสามชนด

(a) (b)

รป 4.16 (a) แสดงการเบยงเบนของรงสทงสามในสนามแมเหลก

(b) แสดงการเบยงเบนของรงสทงสามในสนามไฟฟา

4.2.2 ไอโซโทป (isotope)

ไอโซโทปอาจนยามได 2 แบบ แตมความเทาเทยมกน ดงน

1) ไอโซโทป หมายถงธาตเดยวกน แตมจานวนนวตรอนตางกน 2) ไอโซโทป หมายถง ธาตเดยวกนทมเลขมวลตางกน แตเลขอะตอมเทากน ธาตเกอบทกธาตทเรารจกมหลายไอโซโทป เชน ไฮโดรเจน ฮเลยม และ ลเทยม

ม 3 ไอโซโทป ยเรเนยม เรเดยม หรอทอเรยม และธาตกมมนตรงสทงหลายเปนธาตทมหลาย

ไอโซโทป

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 147

(a)

(b)

(c)

รป 4.17 ไอโซโทปทงสามของไฮโดรเจน

(a) ไฮโดรเจน (b) ดวเทอเรยม (c) ตรเตรยม

ไอโซโทปตวแรกของ ไฮโดรเจนเรยกวา “ไฮโดรเจน” ใชสญลกษณวา 11 H ใชอกษรยอวา H

ไอโซโทปตวทสองของไฮโดรเจนเรยกวา “ ดวเทอเรยม” ใชสญลกษณวา 21 H ใชอกษรยอวา D

ไอโซโทปตวทสามของ ไฮโดรเจนเรยกวา “ ตรเตยม” ใชสญลกษณวา 31 H ใชอกษรยอวา T

ไอโซโทปของธาตเดยวกน จะมสมบตทางเคมเหมอนกน แตสมบตทางกายภาพแตกตางกน

รป 4.18 ไอโซโทปทงสามของลเทยม

รป 4.19 ไอโซโทปทงสามของคารบอน

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 148

ไอโซโทปของธาตทไมมเสถยรภาพและมการแผรงสออกมาเราเรยกวา “ไอโซโทปรงส ”

นาททกคนรจกมสตรทางเคมวา 2H O แต ในปจจบนมนษยสามารถสงเคราะหนาทม

นาหนกมากวานาธรรมดาได แลวตงชอวานามวลหนก (Heavy water) นามวลหนก มสตรเคมวา

2D O

รป 4.20 เปรยบเทยบสตรเคมของนาธรรมดากบนามวลหนก

นามวลหนกจะมนาหนกมากกวานาธรรมดาประมาณ 1.1 เทา ดงรป 4.21

(a)

(b)

รป 4.21 (a) เปรยบเทยบนาหนกของนาธรรมดากบนามวลหนก(Heavy water)

(b) นาแขงททามาจากนามวลหนก(Heavy water)จะจมในนาธรรมดา

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 149

4.2.3 การทาธาตทมเสถยรภาพใหเปนธาตกมมนตรงส

ปจจบนมนษยสามารถทาธาตทไมใชธาตกมมนตรงสใหเปนธาตกมมนตรงสได เชน ทาใหโคบอลต ทอง และธาตอนๆ ใหเปนธาตกมมนตรงสได โดยการนาเอาธาตดงกลาว ไปอาบรงสนวตรอนจากเครองปฏกรณนวเคลยร

รป 4.22 เครองปฏกรณนวเคลยร

ถานาเอาโคบอลต - 59 ไปอาบรงสนวตรอน หลงการอาบรงสจะทาใหนวเคลยสของ

โคบอลต - 59 มนวตรอนเพมขน และเปลยนสภาพเปนโคบอลต – 60 ซงเปนธาตกมมนตรงส การเปลยนแปลงของธาตดงกลาวเปนไปตามสมการนวเคลยร คอ

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 150

รป 4.23 โคบอลต – 60 เปนธาตกมมนตรงส

และเราสามารถทาทองใหเปนธาตกมมนตรงสได โดยการนาทอง -197 ไปอาบรงสนวตรอน

ทอง -197 กจะกลายเปนทอง -198 ซงเปนธาตกมมนตรงส ตามสมการ

1 197 1980 79 79n Au Au+ →

เรานาเอาทอง – 198 ซงเปนธาตกมมนตรงสไปใชในการรกษาโรคมะเรงผวหนง

รป 4.24 ทอง -198 เปนทองทสามารถแผรงสได

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 151

4.2.4 ความแรงของรงส(activity)

ความแรงของรงส มคาขนอยกบอตราการสลายตว ธาตใดทมการสลายตวเรวกจะมความแรงของรงสมาก ความแรงของรงส เรยกอกอยางวา"กมมนตภาพ" มหนวยวดเปน

เบคเคอเรล (Becquerel ; Bq)

เมอ 1 เบคเคอเรล หมายถง การสลายตวของธาตกมมนตรงส 1 นวไคลตอวนาท

รป 4.25 ความแรง 1 Bq คอการสลายตวของธาตกมมนตรงส 1 นวไคลตอวนาท

ในอดตใชหนวยความแรงรงสเปนคร โดยท

1 คร หมายถง การสลายตวของธาตกมมนตรงส 3.7 x 1010 นวไคลตอวนาท

หรอ 1 คร = 3.7 x 1010 Bq

รป 4.26 การสลายตวของธาตกมมนตรงสทมความแรง 1 คร

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 152

4.2.5 ครงชวต (Half-life)

ครงชวต หมายถงระยะเวลาทธาตกมมนตรงส ใชในการสลายตวจนเหลอครงหนงของ

ปรมาณเรมตน ถาเขยนกราฟแสดงความสมพนธระหวางจานวนนวไคลดกบเวลาครงชวต ของ

ธาตกมมนตรงส จะไดกราฟดงรป 4.27

รป 4.27 เวลาครงชวต

สาหรบไอโอดน – 131 มครงชวต 8.1 วน ดงนนกราฟแสดงความสมพนธระหวางมวลกบเวลาใน

การสลายตวของไอโอดน – 131 จะเปนดงรป 4.28

รป 4.28 การสลายตวของไอโอดน - 131

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 153

เวลาครงชวตเปนสมบตเฉพาะตวของธาตแตละไอโซโทป

นกเรยนสามารถศกษา การทดลองเสมอนจรงเรอง การสลายตว ไดจาก

www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/applet1/applet%20physics/phe/lawdecaythai.htm

www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/lectureonline/ritphysics/applist/decay/decay.htm www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/lectureonline/ritphysics/applist/decay/decaythai.htm

4.3 รงสกบมนษย

4.3.1 ประโยชนของสารกมมนตรงส

ปจจบนไดมการนาเอาสารกมมนตรงสมาใชประโยชนในงานดานตางๆ ดงน

1. ดานธรณวทยา ใช คารบอน - 14 ในการ คานวณหาอายของซากดกดาบรรพ

รป 4.29 จานวนอะตอมของคารบอน – 14 จะลดลงตามเวลาทเพมขน

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 154

หลกการ

เนองจากในกระดกของสงมชวตทกชนด จะมทงธาตคารบอน - 14 และธาตคารบอน–12

ในอตราสวนทคงตว แตเมอสงมชวตตายไป คารบอน - 14 ซงเปนธาตกมมนตรงสจะสลายตวไป

อยางชาๆ ในขณะท คารบอน –12 ไมใชธาตกมมนตรงสจะยงมปรมาณเทาเดม ดงนนอตราสวน ดงกลาวจงมคาลดลง จากเหตผลนทาใหเราสามารถคานวณยอนไปหาเวลาทสตวนยงมชวตอยได ในทานองเดยวกนกสามารถคานวณหาอายของวตถโบราณอนๆโดยใชหลกการเดยวกนน

2. ดานการแพทย การใชสารกมมนตรงสในทางการแพทย แบงออกไดเปน 2 ลกษณะ ดงนคอ

1) การใชสารกมมนตรงสในการวนจฉยโรค

ปจจบนไดมการนาเอาสารกมมนตรงสมาใชในการวนจฉยโรคมากขน เชนใหผปวย

รบประทานสารกมมนตรงส หรอฉดสารกมมนตรงสเขาไปในรางกายของผปวย เมอสาร

กมมนตรงสเขาไปอยในรางกายของผปวย กจะมรงสแผออกมาจากรางกายของผปวย ดงรป 4.30

(a)

(b)

รป 4.30 (a) ฉดสารกมมนตรงสเขาสรางกาย

(b) รงสแผออกมาจากรางกายของผปวย (รปตกแตง)

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 155

ถาตองการจะวนจฉยโรคกใชกลองถายภาพรงส เชนใชกลอง Gamma Camera ถายภาพรงส ทแผออกมาจากรางกาย ดงรป 4.31

รป 4.31 แผนภาพแสดงการถายภาพรงส

รป 4.32 การถายภาพรงส ดวยกลองถายภาพรงส

จากภาพถายรงส แพทยสามารถวนจฉยโรคได

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 156

3) การใชสารกมมนตรงสในการรกษาโรค

ในปจจบนมการใชสารกมมนตรงสหลายชนดในการรกษาโรคตางๆ เชน ใชไอโอดน -

131 ในการรกษาโรคตอมไทรอยดเปนพษ โดยการใหผปวยดมนาทผสมไอโอดน-131 หรอทคนไข

หลายคนเรยกวาดมนาแร " นาแร " (นาแรนไมใชนาแรทวางขายทวๆไป) รงสจากไอโอดน - 131

จะไปทาลายเนอเยอในตอมไทรอยด ทาใหตอมไทรอยดมขนาดเลกลง

รป 4.33 โรคตอมไทรอยดเปนพษ

หรอใชรงสแกมมาทแผออกมาจากโคบอลต - 60 ในการทาลายเซลลมะเรง ดงรป 4.34

รป 4.34 การฉายรงสแกมมา จากโคบอลท -60 ทาลายเซลลมะเรง

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 157

หลกการ ในการบาบดรกษาโรคโดยใชกมมนตภาพรงสนน สวนใหญจานาไปใชในการรกษา

โรคมะเรงโดย อาศยหลกทวารงสแกมมาจะสามารถไปทาลายเซลลของสงมชวตได จงนาเอา

หลกการนมาใชในการทาลายเซลลมะเรง

3. ดานเกษตรกรรม ทางดานเกษตรกรรมไดมการนาเอาสารกมมนตรงสมาใช ดงน

- การวจยทางการเกษตร

ใชฟอสฟอรส - 32 ซงเปนสารกมมนตรงสผสมกบปย เมอนาปยนใสใหกบพช

ฟอสฟอรส - 32 จะถกดดซมและไปอยตามสวนตางๆของพช เราสามารถสะกดรอยตามฟอสฟอรส

- 32 วาไปอยทสวนใดของพชได โดยใชเครองวดรงส ตรวจวดรงสทแผออกมาจากสวนตางๆของพช เชนถาพบวามรงสแผออกมาจากทใดมากทสดกแสดงวาพชนาปยชนดนนไปใชทนนมากทสด

รปท 4.35 ปยทผสมฟอสฟอรส - 32 ซงเปนธาตกมมนตรงส

รป 4.36 ใสปยทผสมธาตกมมนตรงส

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 158

รป 4.37 การสะกดรอยตามสารกมมนตรงส

เนอหาฉบบสมบรณ สามารถดไดจากหนงสอ การเคลอนทและพลงงาน (เลม 2) เรยบเรยงโดย อ. สชาต สภาพ มจาหนายทรานหนงสอ ซเอด บค แพรพทยา ศนยหนงสอจฬาฯ ดอกหญา ศกษาภณฑ B2S หรอตดตอสงซอทางไปรษณยไดท สานกพมพ science publishing เลขท 111/258 หมบาน มนวดกรนพารค ต.พมลราช อ.บางบวทอง จ. นนทบร โทร 085-8086712

เฉลยคาถามทายบท (จากหนงสอแบบเรยนของกระทรวงศกษาธการ)

1. จงเปรยบเทยบความสามารถของรงสแอลฟา รงสบตาและรงสแกมมา ในการทาใหเกดการ

แตกตวเปนไอออนในสารทรงสผานไป แนวคาตอบ ความสามารถในการทาใหเกดการแตกตวเปนไอออนในสารทรงสผานเขาไป จากมากไปนอย

คอ รงสแอลฟา รงสบตาและรงสแกมมา ตามลาดบ

2. สมบตตอไปนเปนของรงสชนดใด

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 159

ก. ถกดดกลนโดยกระดาษ ข. เปนนวเคลยสของฮเลยม ค. มอานาจทะลผานสงสด ง. เปนอเลกตรอนความเรวสง จ. มประจไฟฟาบวก ฉ. ทาใหอากาศแตกตวเปนไอออนไดมากทสด

แนวคาตอบ

ก. รงสแอลฟา ข. รงสแอลฟา ค. รงสแกมมา ง. รงสบตา จ. รงสแอลฟา ฉ. รงสแอลฟา

3. นกวทยาศาสตรผลตไอโซโทปกมมนตรงสอยางไร

แนวคาตอบ การผลตไอโซโทปกมมนตรงส ทาไดโดยการนาเอาธาตทตองการทาใหเปนธาตกมมนตรงสมา

อาบรงสนวตรอน จากเครองปฏกรณปรมาณ หรอรงสแอลฟาจากเครองเรงอนภาคไซโคล ตรอน ดงรป

(a)

(b)

(a) เครองปฏกรณนวเคลยร (b) เครองเรงอนภาคไซโคลตรอน

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 160

การผลตไอโซโทปรงสของสานกงานปรมาณเพอสนต

4. นวเคลยสตอไปน He42 C13

6 Pb20882 และ Th234

90 มจานวนโปรตอนและนวตรอนอยางละเทาใด แนวคาตอบ

He42 เปนนวเคลยสของฮเลยม มโปรตอน 2 ตว และนวตรอน 4 – 2 = 2 ตว

C136 เปนนวเคลยสของคารบอน มโปรตอน 6 ตว และนวตรอน 13 – 6 = 7 ตว

Pb20882 เปนนวเคลยสของตะกว มโปรตอน 82 ตว และนวตรอน 208 – 82 = 126 ตว

Th23490 เปนนวเคลยสของธอเรยม มโปรตอน 90 ตว และนวตรอน 234 – 90 = 144 ตว

5. ถานวเคลยสหนงมการสลายใหรงสแอลฟา จานวนโปรตอนและนวตรอนในนวเคลยสใหมทได

เปลยนแปลงอยางไร

การสลายใหรงสแอลฟา

แนวคาตอบ ในการสลายตวใหอนภาคอลฟา เลขมวลของธาตพอจะลดลง 4 หนวย และเลขอะตอมจะ

ลดลง 2 หนวย ตวอยางเชนถาธาตพลโตเนยมสลายตวใหอนภาคอลฟา เลขมวลและเลข

อะตอมจะลดลงดงสมการ 240 236 494 92 2Pu U He→ +

6. นวเคลยสของเรเดยม – 226 มการสลายใหรงสแอลฟา นวเคลยสใหมจะมเลขอะตอมและเลข

มวลเปนเทาใด แนวคาตอบ

ถาธาตเรเดยมสลายตวใหอนภาคอลฟา เลขมวลและเลขอะตอมจะลดลงดงสมการ 226 222 488 86 2Ra Rn He→ +

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 161

7. ถานวเคลยสหนงมการสลายใหรงสแกมมา เลขอะตอมและเลขมวลจะเปลยนแปลงอยางไร

แนวคาตอบ ในการแผรงสแกมมาของธาตใดๆเลขมวลและเลขอะตอมของธาตนนๆยงคงมคาเทาเดม ดง

รป

8. ทรเทยมเปนไอโซโทปกมมนตรงส มครงชวต 12.5 ป เมอเวลาผานไป 25 ป จะเหลอทรเทยม

รอยละเทาใดของปรมาณเดม แนวคาตอบ จะเหลอทรเทยมเพยง 25 % ของปรมาณทมอยเดม

9. รงสเอกซทใชในการถายภาพอวยวะในรางกาย มความแตกตางจากรงสทแผออกมาจาก

นวเคลยสกมมนตรงสหรอไมอยางไร แนวคาตอบ รงส เอกซท ใชในการเอกซ เรยรางกายคนเปนรงสท เกดจากหลอดรงสเอกซเปนคลน

แมเหลกไฟฟา สวนรงสทแผออกมาจากสารกมมนตรงสจะมทงรงสทเปนคลนแมเหลกไฟฟา

และรงสทเปนอนภาค คอรงสอลฟา รงสบตา เปนอนภาค สวนรงสแกมมาเปนคลน

แมเหลกไฟฟา

10. มวลและพลงงานมความสมพนธกนหรอไม อยางไร แนวคาตอบ ทกสงทกอยางในโลกนตางกมความสมพนธซงกนและกน มวลและพลงงานกเชนเดยวกนม

ความสมพนธกนนกวทยาศาสตรคนแรกทมองเหนความสมพนธของปรมาณทงสองคอ

ไอนสไตน และเขาไดเขยนสมการความสมพนธระหวางปรมาณทงสอง ดงนคอ

2E mc=

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 162

เมอ E คอพลงงาน (มหนวยจล) m คอมวล (มหนวยกโลกรม) c คออตราเรวแสง (มคา 83 10× เมตรตอวนาท)

มวลสามารถเปลยนรปเปนพลงงานได

11. อธบายความแตกตางระหวางปฏกรยาลกโซในระเบดปรมาณและเครองปฏกรณนวเคลยร แนวคาตอบ

เนองจากปฏกรยานวเคลยรฟชชนเปนปฏกรยาทเกดขนตอเนองดงนนถาไมสามารถควบคม ปฏกรยานไดกจะมการระเบดเกดขน ตอมาสามารถสรางเครองททาหนาทควบคมใหปฏกรยา

นคอยๆเกดขนอยางชาๆได และเรยกเครองนวา เครองปฏกรณนวเคลยร(nuclear reactor)

ลกษณะของเครองปฏกรณนวเคลยร

12. จงเปรยบเทยบขอดและขอเสยโรงไฟฟานวเคลยสและโรงไฟฟาทใชเชอเพลงฟอสซล (เชอเพลงฟอสซลหมายถงเชอเพลงทเกดมาจากซากพชซากสตว ไดแก ถานหน นามน แกส) แนวคาตอบ

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 163

โรงไฟฟานวเคลยร

โรงไฟฟานวเคลยร ขอด 1) ตนทนการผลตตาเมอคดในระยะยาว 2) ไมทาใหเกดมลพษทางอากาศ

ขอเสย 1) ตองซอเชอเพลงจากตางประเทศ

2) กากกมมนตรงส มอนตรายและกาจดไดลาบาก

3) ตองพงเทคโนโลย จากตางประเทศ

4) หากเกดอบตภยทางนวเคลยร จะทาใหเกดความเสยหายตอสงแวดลอม และสงมชวตมาก

โรงไฟฟาทใชเชอเพลงฟอสซล

โรงไฟฟาถานหน

ขอด

กมมนตรงส และพลงงานนวเคลยร - 164

เชอเพลงฟอสซลบางชนด เชน ถานหน และแกสธรรมชาต เปนเชอเพลงทมใน

ประเทศไทย ขอเสย

ทาใหเกดมลพษทางอากาศ โดยเฉพาะโรงไฟฟาทใชถานหน ถาไมมการกาจดแกส

และฝนละอองอยางมประสทธภาพ

13. แผนภมตอไปน แสดงการเปลยนแปลงรปของพลงงานในโรงงานไฟฟานวเคลยร จงระบชนดของพลงงานในแตละขนตอน เชอเพลงนวเคลยร 1⎯⎯→ เครองปฏกรณนวเคลยร 2⎯⎯→ กงหน เครองกาเนดไฟฟา 3⎯⎯→ สายสง แนวคาตอบ ขนตอนท 1 คอ พลงงานนวเคลยร ขนตอนท 2 คอ พลงงานกล

ขนตอนท 3 คอ พลงงานไฟฟา

เนอหาฉบบสมบรณ สามารถดไดจากหนงสอ การเคลอนทและพลงงาน (เลม 2) เรยบเรยงโดย อ. สชาต สภาพ มจาหนายทรานหนงสอ ซเอด บค แพรพทยา ศนยหนงสอจฬาฯ ดอกหญา ศกษาภณฑ B2S หรอตดตอสงซอทางไปรษณยไดท สานกพมพ science publishing เลขท 111/258 หมบาน มนวดกรนพารค ต.พมลราช อ.บางบวทอง จ. นนทบร โทร 085-8086712

หนงสออเลกทรอนกส

ฟสกส 1(ภาคกลศาสตร( ฟสกส 1 (ความรอน)

ฟสกส 2 กลศาสตรเวกเตอร

โลหะวทยาฟสกส เอกสารคาสอนฟสกส 1ฟสกส 2 (บรรยาย( แกปญหาฟสกสดวยภาษา c ฟสกสพศวง สอนฟสกสผานทางอนเตอรเนต

ทดสอบออนไลน วดโอการเรยนการสอน หนาแรกในอดต แผนใสการเรยนการสอน

เอกสารการสอน PDF กจกรรมการทดลองทางวทยาศาสตร

แบบฝกหดออนไลน สดยอดสงประดษฐ

การทดลองเสมอน

บทความพเศษ ตารางธาต)ไทย1) 2 (Eng)

พจนานกรมฟสกส ลบสมองกบปญหาฟสกส

ธรรมชาตมหศจรรย สตรพนฐานฟสกส

การทดลองมหศจรรย ดาราศาสตรราชมงคล

แบบฝกหดกลาง

แบบฝกหดโลหะวทยา แบบทดสอบ

ความรรอบตวทวไป อะไรเอย ?

ทดสอบ)เกมเศรษฐ( คดปรศนา

ขอสอบเอนทรานซ เฉลยกลศาสตรเวกเตอร

คาศพทประจาสปดาห ความรรอบตว

การประดษฐแของโลก ผไดรบโนเบลสาขาฟสกส

นกวทยาศาสตรเทศ นกวทยาศาสตรไทย

ดาราศาสตรพศวง การทางานของอปกรณทางฟสกส

การทางานของอปกรณตางๆ

การเรยนการสอนฟสกส 1 ผานทางอนเตอรเนต

1. การวด 2. เวกเตอร3. การเคลอนทแบบหนงมต 4. การเคลอนทบนระนาบ5. กฎการเคลอนทของนวตน 6. การประยกตกฎการเคลอนทของนวตน7. งานและพลงงาน 8. การดลและโมเมนตม9. การหมน 10. สมดลของวตถแขงเกรง11. การเคลอนทแบบคาบ 12. ความยดหยน13. กลศาสตรของไหล 14. ปรมาณความรอน และ กลไกการถายโอนความรอน15. กฎขอทหนงและสองของเทอรโมไดนามก 16. คณสมบตเชงโมเลกลของสสาร

17. คลน 18.การสน และคลนเสยง การเรยนการสอนฟสกส 2 ผานทางอนเตอรเนต

1. ไฟฟาสถต 2. สนามไฟฟา3. ความกวางของสายฟา 4. ตวเกบประจและการตอตวตานทาน 5. ศกยไฟฟา 6. กระแสไฟฟา 7. สนามแมเหลก 8.การเหนยวนา9. ไฟฟากระแสสลบ 10. ทรานซสเตอร 11. สนามแมเหลกไฟฟาและเสาอากาศ 12. แสงและการมองเหน13. ทฤษฎสมพทธภาพ 14. กลศาสตรควอนตม 15. โครงสรางของอะตอม 16. นวเคลยร

การเรยนการสอนฟสกสทวไป ผานทางอนเตอรเนต

1. จลศาสตร )kinematic) 2. จลพลศาสตร (kinetics) 3. งานและโมเมนตม 4. ซมเปลฮารโมนก คลน และเสยง

5. ของไหลกบความรอน 6.ไฟฟาสถตกบกระแสไฟฟา 7. แมเหลกไฟฟา 8. คลนแมเหลกไฟฟากบแสง9. ทฤษฎสมพทธภาพ อะตอม และนวเคลยร

ฟสกสราชมงคล