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Zerfallsgesetz, Zerfallskonstante und Halbwertszeit

Grundwissen

  • Für den Bestand \(N\) der zum Zeitpunkt \(t\) noch nicht zerfallenden Atomkerne gilt \(N(t) = {N_0} \cdot {e^{ - \lambda  \cdot t}}\) mit der Zerfallskonstanten \(\lambda\).
  • Für die Aktivität \(A\) zum Zeitpunkt \(t\) gilt \(A(t) = {A_0} \cdot {e^{ - \lambda  \cdot t}} = \lambda  \cdot {N_0} \cdot {e^{ - \lambda  \cdot t}}\).
  • Die Halbwertszeit \(T_{1/2}\) ist die Zeitspanne, in der sich die Anzahl der nicht zerfallenen Atomkerne eines radioaktiven Präparats halbiert.
  • Zwischen der Zerfallskonstanten \(\lambda\) und der Halbwertszeit \({T_{1/2}}\) besteht der Zusammenhang \(\lambda  = \frac{{\ln \left( 2 \right)}}{{{T_{1/2}}}}\).

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Grundwissen

  • Für den Bestand \(N\) der zum Zeitpunkt \(t\) noch nicht zerfallenden Atomkerne gilt \(N(t) = {N_0} \cdot {e^{ - \lambda  \cdot t}}\) mit der Zerfallskonstanten \(\lambda\).
  • Für die Aktivität \(A\) zum Zeitpunkt \(t\) gilt \(A(t) = {A_0} \cdot {e^{ - \lambda  \cdot t}} = \lambda  \cdot {N_0} \cdot {e^{ - \lambda  \cdot t}}\).
  • Die Halbwertszeit \(T_{1/2}\) ist die Zeitspanne, in der sich die Anzahl der nicht zerfallenen Atomkerne eines radioaktiven Präparats halbiert.
  • Zwischen der Zerfallskonstanten \(\lambda\) und der Halbwertszeit \({T_{1/2}}\) besteht der Zusammenhang \(\lambda  = \frac{{\ln \left( 2 \right)}}{{{T_{1/2}}}}\).

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Beta-Plus-Zerfall von Natrium 22

Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Zerfallsschema von Na-22Natrium 22 (Na-22) ist ein radioaktives Natriumisotop, das mit einer Halbwertszeit von…

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Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Zerfallsschema von Na-22Natrium 22 (Na-22) ist ein radioaktives Natriumisotop, das mit einer Halbwertszeit von…

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EC-Prozess bei Kalium 40

Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 EC-Zerfallsschema von K-40Kalium 40 (K-40) ist ein radioaktives Kaliumisotop, das in \(10{,}72\%\) aller Fälle…

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Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 EC-Zerfallsschema von K-40Kalium 40 (K-40) ist ein radioaktives Kaliumisotop, das in \(10{,}72\%\) aller Fälle…

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Experiment von BUCHERER (Abitur BY 2021 Ph 11-1 A1)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze der VersuchsanordnungMit der abgebildeten evakuierten Anordnung (Abb. 1) wird die Ablenkung von Elektronen…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze der VersuchsanordnungMit der abgebildeten evakuierten Anordnung (Abb. 1) wird die Ablenkung von Elektronen…

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Altersbestimmung mit der Radiokarbonmethode (Abitur BY 2021 Ph 12-1 A2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Zur Altersbestimmung organischer Materialien eignet sich häufig die Radiokarbonmethode (\(^{14}\rm{C}\) - Methode). Das hierzu genutzte…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Zur Altersbestimmung organischer Materialien eignet sich häufig die Radiokarbonmethode (\(^{14}\rm{C}\) - Methode). Das hierzu genutzte…

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Radioaktive Substanzen im Tabakrauch (Abitur BY 2021 Ph 12-2 A2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Neben einer Vielzahl von toxischen chemischen Substanzen enthält Tabak auch radioaktive Stoffe, die beim Rauchen inkorporiert werden. Einen großen…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Neben einer Vielzahl von toxischen chemischen Substanzen enthält Tabak auch radioaktive Stoffe, die beim Rauchen inkorporiert werden. Einen großen…

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Relativitätsprinzip von GALILEI als Dialog zwischen Lehrer und Schüler

Geschichte
Geschichte

Eigenes Sonnensystem erstellen (Simulation von PhET)

Versuche

  • Einflussfaktoren auf die Planetenbahnen untersuchen
  • Flugmanöver wie Swing-by (Vorbeischwungmanöver) veranschaulichen

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Versuche

  • Einflussfaktoren auf die Planetenbahnen untersuchen
  • Flugmanöver wie Swing-by (Vorbeischwungmanöver) veranschaulichen

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KEPLERsche Gesetze (Simulation von PhET)

Versuche

  • Getrennte Veranschaulichung aller drei KEPLERschen Gesetze
  • Zusammenführung der Erkenntnisse 

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Versuche

  • Getrennte Veranschaulichung aller drei KEPLERschen Gesetze
  • Zusammenführung der Erkenntnisse 

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Energiemanagement in Neuburg

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Neuburg ist eine fiktionale Stadt in Deutschland mit in etwa 100 000 Einwohnern. Sie hat bereits viele erneuerbare Kraftwerke gebaut. Die Stadt hat: -…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Neuburg ist eine fiktionale Stadt in Deutschland mit in etwa 100 000 Einwohnern. Sie hat bereits viele erneuerbare Kraftwerke gebaut. Die Stadt hat: -…

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Bestimmung der Halbwertszeit von \({}^{137\rm{m}}{\rm{Ba}}\) (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Bestimmung der Halbwertszeit von \({}^{137\rm{m}}{\rm{Ba}}\)

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Versuche

  • Bestimmung der Halbwertszeit von \({}^{137\rm{m}}{\rm{Ba}}\)

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Kernspaltung von Uran-235 durch Neutronenbeschuss

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Wird Uran-235 mit langsamen Neutronen beschossen, so kann das dazu führen, dass das Neutron vom Kern eingefangen wird und dadurch Uran-236 entsteht.…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Wird Uran-235 mit langsamen Neutronen beschossen, so kann das dazu führen, dass das Neutron vom Kern eingefangen wird und dadurch Uran-236 entsteht.…

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Kernfusion von Deuterium und Tritium

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Ein Wasserstoff-2-Kern (Deuteron) kann mit dem Kern des instabilen Wasserstoffisotops Tritium (Wasserstoff-3) fusioniert werden. Dabei entsteht…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Ein Wasserstoff-2-Kern (Deuteron) kann mit dem Kern des instabilen Wasserstoffisotops Tritium (Wasserstoff-3) fusioniert werden. Dabei entsteht…

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Alpha-Zerfall von Polonium-210

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Polonium-210 (Po-210) ist ein radioaktives Poloniumisotop, das mit einer Halbwertszeit von \(138{,}4\,\rm{d}\) zerfällt. Die Messung von \(\alpha\)-…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Polonium-210 (Po-210) ist ein radioaktives Poloniumisotop, das mit einer Halbwertszeit von \(138{,}4\,\rm{d}\) zerfällt. Die Messung von \(\alpha\)-…

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Beta-Minus-Zerfall von Rhenium-187

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Rhenium-187 (Re-187) ist ein radioaktives Rheniumisotop, das mit einer Halbwertszeit von etwas mehr als \(4 \cdot 10^{10}\,\rm{a}\) zerfällt. Die…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Rhenium-187 (Re-187) ist ein radioaktives Rheniumisotop, das mit einer Halbwertszeit von etwas mehr als \(4 \cdot 10^{10}\,\rm{a}\) zerfällt. Die…

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Beta-Plus-Zerfall von Natrium-22

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Natrium-22 (Na-22) ist ein radioaktives Natriumisotop, das mit einer Halbwertszeit von \(2{,}6\,\rm{a}\) zerfällt. Die Messung von \(\beta^+\)- und…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Natrium-22 (Na-22) ist ein radioaktives Natriumisotop, das mit einer Halbwertszeit von \(2{,}6\,\rm{a}\) zerfällt. Die Messung von \(\beta^+\)- und…

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EC-Prozess von Kalium-40

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Kalium-40 (K-40) ist ein künstlich hergestelltes radioaktives Kaliumisotop, das in \(0{,}05\%\) aller Fälle mit einer Halbwertszeit von \(1{,}248…

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Kalium-40 (K-40) ist ein künstlich hergestelltes radioaktives Kaliumisotop, das in \(0{,}05\%\) aller Fälle mit einer Halbwertszeit von \(1{,}248…

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Baue einen Atomkern (Simulation von PhET)

Versuche

  • Baue und erforsche Atomkerne

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Versuche

  • Baue und erforsche Atomkerne

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Die Reaktorkatastrophe von Fukushima (Abitur BY 2013 Ph12-2 A2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

In den Folgemonaten nach dem schweren Unfall im japanischen Kernkraftwerk Fukushima wurde unter anderem das Cäsium-Isotop \({}^{137}{\rm{Cs}}\) in die…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

In den Folgemonaten nach dem schweren Unfall im japanischen Kernkraftwerk Fukushima wurde unter anderem das Cäsium-Isotop \({}^{137}{\rm{Cs}}\) in die…

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Zerfall von Americium (Abitur BY 2003 GK A4-1)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Americium-241 ist ein \(\alpha\)-Strahler mit einer Halbwertszeit von \(T_{1/2}=4{,}3\cdot10^2\,\rm{a}\). Die Energie der \(\alpha\)-Strahlung beträgt…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Americium-241 ist ein \(\alpha\)-Strahler mit einer Halbwertszeit von \(T_{1/2}=4{,}3\cdot10^2\,\rm{a}\). Die Energie der \(\alpha\)-Strahlung beträgt…

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Sonneninneres (Abitur BY 2007 GK A5-2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Im Inneren der Sonne wird durch Kernfusion Energie freigesetzt, die von der Photosphäre abgestrahlt wird. Im Abstand von \(1{\rm{AE}}\) ergibt sich…

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Im Inneren der Sonne wird durch Kernfusion Energie freigesetzt, die von der Photosphäre abgestrahlt wird. Im Abstand von \(1{\rm{AE}}\) ergibt sich…

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Element-Symbolik

Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

Fülle in der folgenden Tabelle die Leerstellen aus. Benutze dazu ein…

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Fülle in der folgenden Tabelle die Leerstellen aus. Benutze dazu ein…

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Kerndichte

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

a) Joachim Herz Stiftung Abb. 1 AtomkernZeige mit Hilfe der…

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a) Joachim Herz Stiftung Abb. 1 AtomkernZeige mit Hilfe der…

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Spannungsüberwachung eines Solarmoduls

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Ein Solarmodul liefere Spannungen \(U_0\) im Bereich zwischen \(15\,\rm{V}\) und \(16\,\rm{V}\). Um sicher zu gehen, dass \(U_0\) tatsächlich in…

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Ein Solarmodul liefere Spannungen \(U_0\) im Bereich zwischen \(15\,\rm{V}\) und \(16\,\rm{V}\). Um sicher zu gehen, dass \(U_0\) tatsächlich in…

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Freie Neutronen (Abitur BY 2009 LK A4-3)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Um Neutronen abzubremsen, wird in Kernreaktoren oft Wasser als Moderator verwendet. …

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Um Neutronen abzubremsen, wird in Kernreaktoren oft Wasser als Moderator verwendet. …

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Transistorkennlinien

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Ausgangskennlinienfeld eines TransistorsEntnimm dem Ausgangskennlinienfeld in Abb. 1…

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Joachim Herz Stiftung Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Ausgangskennlinienfeld eines TransistorsEntnimm dem Ausgangskennlinienfeld in Abb. 1…

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Funktionsweise eines Kernkraftwerks

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

a)Erläutere die Energieumwandlungskette, die zu einem Kernkraftwerk gehört. Nenne dabei die verschiedenen auftretenden Energieformen und die…

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a)Erläutere die Energieumwandlungskette, die zu einem Kernkraftwerk gehört. Nenne dabei die verschiedenen auftretenden Energieformen und die…

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Laufzeiten von Licht im Sonnensystem

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Bestimme die Zeiten, die das Sonnenlicht benötigt, um die folgenden Entfernungen zurückzulegen: …

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Bestimme die Zeiten, die das Sonnenlicht benötigt, um die folgenden Entfernungen zurückzulegen: …

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Venus (Abitur BY 2004 GK A5-1)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

a)Skizzieren Sie maßstäblich und ohne Berücksichtigung der vorhandenen Bahnneigung die Bahnen von Venus und Erde um die Sonne als Kreisbahnen. Tragen…

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a)Skizzieren Sie maßstäblich und ohne Berücksichtigung der vorhandenen Bahnneigung die Bahnen von Venus und Erde um die Sonne als Kreisbahnen. Tragen…

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Entfernungen an der Himmelskugel

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Gib die folgenden "Entfernungen" an der Himmelskugel an: a)Nordpunkt - Zenit b)Zenit - Nadir Hinweis: "Entfernungen" an der Himmelskugel sind stets…

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Gib die folgenden "Entfernungen" an der Himmelskugel an: a)Nordpunkt - Zenit b)Zenit - Nadir Hinweis: "Entfernungen" an der Himmelskugel sind stets…

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