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Zuerst wird die Gesamtzahl $N$ der Atome bestimmt.
\[N=\frac{1,0\cdot10^{-3}kg}{1,6605\cdot10^{-27}kg\cdot226,0254}=2,66\cdot10^{21}\]
Die Anzahl lässt sich über die Aktivität berechnen, da Sie die Zerfälle pro Sekunde angibt.
\begin{eqnarray*}
\lambda&=&\frac{\ln2}{T_{\text{½}}}=\frac{\ln2}{1600\cdot365\cdot24\cdot3600s}\\
A(0s)&=&\lambda\cdot n\cdot e^{-\lambda t}\\A(t)&=&\frac{\ln2}{1600\cdot365\cdot24\cdot3600s}\cdot2,66\cdot10^{21}\cdot e^{-\frac{\ln2}{1600\cdot365\cdot24\cdot3600s}0s}\\
A(0s)&=&3,65\cdot10^{10}\,\text{Bq}
\end{eqnarray*}
Nun kann als Anfangsmasse $1,0\,$g verwendet werden
\[m(100a)=1,0\,\text{g}\cdot e^{-\frac{\ln2}{1600a}\cdot 100a}=0,9576\,\text{g}\]
Die Aktivität ist nur noch $0,1\cdot A(0)$:
\[A(t)=0,10A_0=\lambda e^{-\lambda\cdot t}\] T½ wobei $A(0)=\lambda \cdot e^0$ und damit:
\[0,10=e^{-\lambda\cdot t}\Rightarrow t=-\frac{\ln0,10}{\lambda}=-\frac{\ln0,10\cdot T_\text{1/2}}{\ln2}=5315a\]
- 1 HWZ 1600a sind noch 50% da
- 2 HWZ 3200a sind noch 25% da
- 3 HWZ 4800a sind noch 12,5% da
Aufgabe 8 Seite 158
Gleiche Anzahl an Elementen $\Rightarrow N_{Ho}=N_P$
\[\frac{A_{Ho}}{A_P}=\frac{\lambda_{Ho}N_{Ho}\cdot e^{-\lambda_{Ho}t}}{\lambda_P N_P\cdot e^{-\lambda_P t}}\]
und damit ergibt sich mit $\lambda=\frac{\ln2}{T_{1/2}}$:
\[\frac{A_{Ho}}{A_P}=\frac{T_{1/2;P}}{T_{1/2;Ho}}e^{-\overbrace{(\lambda_{Ho}-\lambda_P)}^{\Delta \lambda}\cdot t}\]
mit Zahlenwerten lautet die Gleichung:
\[\frac{A_{Ho}}{A_P}=\frac{14\,\text{d}}{7\,\text{d}}\cdot e^{-\left(\frac{\ln2}{7\,\text{d}}-\frac{\ln2}{14\,\text{d}}\right)\cdot t} \]
man kann den Exponenten angleichen:
\[\frac{A_{Ho}}{A_P}=2\cdot e^{-\left(\frac{2\ln2}{14\,\text{d}}-\frac{\ln2}{14\,\text{d}}\right)\cdot t} = 2\cdot e^{-\frac{\ln2}{14\,\text{d}}\cdot t} \]
Das Verhältnis entspricht einem Zerfall mit Halbwertszeit von 14 d vom Anfangsverhältnis 2. Damit gestattet die Messung der Isotopenverhältnis eine genaue Zeitmessung.