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放射性物質、たとえば炭素14は放射線というエネルギーみたいなのを出して窒素14になると思います。

そんなふうな過程を放射性崩壊というと思うのですが、放射性崩壊には速度というか半減期というものがあります。

炭素14は5730年、ヨウ素131は8日。放射能の強さは単位時間あたりに崩壊する原子数に比例するらしいので、たぶんヨウ素131は恐ろしく放射能が強いような気がします。

この場合のエネルギーはどんなふうに計算できるのですか。熱量とかに換算できるのでしょうか。

福島原発問題のせいで放射性物質というものに興味を持つようになってしまいました(汗)

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A 回答 (2件)

例えば炭素14は、ベータ崩壊で、崩壊エネルギーは0.156MeVだそうです。



MeVという単位は、メガ・エレクトロン・ボルト、と読みますが、
1eV = 1.602×10^-19 J
だそうです。

ヨウ素131は、ベータ崩壊+ガンマ崩壊で、崩壊エネルギーは0.971MeVだそうです。

ヨウ素131は質量数が131だから、1mol=6.02×10^23個で131g
1gあたり4.60×10^21個あるわけですね。
これが8日で半分になるので、2.30×10^21個が崩壊して、
2.30×0.971で2.233×10^21MeV 2.233×10^27eV
2.233×10^27×1.602×10^-19 = 3.578×10^8J
8.55×10^4kcal

ヨウ素131 1gから8日間で8万5千キロカロリーのエネルギーを放出する、ということですかね。
50人分の1日の摂取カロリーくらいですね。


なんか、計算が間違っていそうです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。計算式を追ってだいぶ理解できました(^_^)

MevからeVへの変換をするときに21乗から27乗に桁があがっていますよね。パソコンとかのKが1000でMがその1000倍だから、6個ゼロが増えたのですね。

ヨウ素131が1gで8万5千キロカロリーくらいですか、質量から考えるとかなりのエネルギーですね・・・。

ところで、こんなふうに計算できることを私は全然知らなかったのですが、回答者さまはどうやって勉強したのですか? こういう科学的な計算をして現象を説明できることにあこがれます。

「炭素14は、ベータ崩壊で、崩壊エネルギーは0.156MeV」ということもどうやって調べたのか知りたいです。理科便覧みたいなものに載ってるのでしょうか。教えてくださいm(_ _)m

お礼日時:2012/03/22 20:45

#1です。


恥ずかしながら、データソースはすべてWikipediaです。
おそらく、理科の資料集などにもある程度載っていると思いますが、Wikipediaならだいたいの情報がありますからね。
あとは適当に単位の換算をしまくっただけです。

単位の換算だけなら、Googleの検索で「0.1MeVをJで」とか入力すると、表示されたりします。

まぁ、すごいエネルギーが得られるからこその、発電なんですよね、きっと。
ちょっとしかエネルギーを放出しないなら、発電に利用しようなんて誰も思わないでしょうし。
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この回答へのお礼

細かい情報ありがとうございます。

ウィキペディアで炭素について見てみました。右側の表みたいなところにβ- 0.156と書いてありますね。

これがベータ崩壊とか、単位とか易しくは書いていないので、ある程度予備知識のある方でないとわからないと思いますよ(^_^;

それから、Googleの検索窓すごいですね・・・。電卓みたいなのが表示されて単位の換算の結果が出力されるのですね。

いろいろ自分で調べたり考える方法を教えていただいてありがとうございました。教えてgooでみなさんに助けてもらって、でもそれだけだはなく最終的には自分で問題を解決できる力がほしいですから。

お礼日時:2012/04/01 23:18

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Qレイリー散乱とトムソン散乱などの違い

レイリー散乱とトムソン散乱などの違い

こんにちは!
機器分析を勉強しているのですが、
レイリー散乱とトムソン散乱などの違いが分かりません。
簡単な認識としては

入射光と励起光の波長が等しいものがトムソン散乱で
入射光と励起光の波長が違うものが(アンチ)ラマンストークス散乱
入射光と反射光(回折光)の波長が等しいものがレイリー散乱、
入射光と反射光の波長が違うものがコンプトン散乱という認識でいいでしょうか?

それと、コンプトン散乱は運動量が一定という解説がされていましたが、
入射光と反射光との波長が違っているという、これはどういうことでしょうか?

簡単でいいので説明してください。

Aベストアンサー

入射光と散乱光の波長が等しいものを弾性散乱といいます。
入射光と散乱光の波長が違うものを非弾性散乱といいます。

トムソン散乱とレイリー散乱は弾性散乱です。
(アンチ)ラマンストークス散乱とコンプトン散乱は非弾性散乱です。

トムソン散乱とレイリー散乱の違いについては、専門家の人には怒られてしまうかもしれませんけど、「入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長と同じくらいかそれよりも長いときに起こる弾性散乱のことをレイリー散乱と呼び、入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長よりも十分に短いときに起こる弾性散乱のことをトムソン散乱と呼ぶ」というくらいの認識でいいんじゃないかと私は思います。

原子や分子やイオンでは、電子遷移を起こす波長というのは紫外線や可視光線の波長ですから、
可視光線を試料に照射したときに起こるのがレイリー散乱と(アンチ)ラマンストークス散乱で、
X線を試料に照射したときに起こるのがトムソン散乱とコンプトン散乱である、
と考えていいです。


> という認識でいいでしょうか?

試料に照射する光のことを、励起光または入射光と呼びます。つまり励起光と入射光は同じものです。

X線回折実験では、散乱光(散乱X線)が互いに干渉することにより回折光(回折X線)ができます。回折光(回折X線)のことを反射光(反射X線)ということもあります。トムソン散乱は干渉性散乱なので回折が起こりますけど、コンプトン散乱は非干渉性散乱なので回折が起こりません。ですので、コンプトン散乱により出てきた光のことを反射光(反射X線)と呼ぶのは、間違いとまではいいませんけど、避けたほうが無難でしょう。トムソン散乱により出てきた光を反射光(反射X線)または回折光(回折X線)と呼ぶことは、まったく問題ありません。

これらをふまえると、

入射光と散乱光の波長が等しいものがレイリー散乱、
入射光と散乱光の波長が違うものが(アンチ)ラマンストークス散乱、
入射X線と散乱X線の波長が等しいものがトムソン散乱、
入射X線と散乱X線の波長が違うものがコンプトン散乱。

ということになります。


> コンプトン散乱は運動量が一定

運動量が一定、ではなく、運動量の和が一定です(運動量はベクトルなのでベクトル和が一定)。

 入射光の運動量+試料中のある一個の電子の運動量=散乱光の運動量+弾き飛ばされた電子の運動量

左辺の第二項(試料中のある一個の電子の運動量)は、他の三項に比べると無視できるほど小さいので、

 入射光の運動量=散乱光の運動量+弾き飛ばされた電子の運動量

になります。

参考URL:http://www.kutl.kyushu-u.ac.jp/seminar/MicroWorld/Part3/P37/Compton_effect.htm

入射光と散乱光の波長が等しいものを弾性散乱といいます。
入射光と散乱光の波長が違うものを非弾性散乱といいます。

トムソン散乱とレイリー散乱は弾性散乱です。
(アンチ)ラマンストークス散乱とコンプトン散乱は非弾性散乱です。

トムソン散乱とレイリー散乱の違いについては、専門家の人には怒られてしまうかもしれませんけど、「入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長と同じくらいかそれよりも長いときに起こる弾性散乱のことをレイリー散乱と呼び、入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長よりも十分...続きを読む

Qアキラルとは。

アキラルというものが解りません。辞書によると
キラルというのは像と鏡像が重なり合わないもので、
アキラルは像と鏡像が重なり合うらしいのですが、
(像と鏡像が)重なり合うと云う事は、おんなじ物質
というのと違うのでしょうか。

どなたか詳しい方がいらっしゃいましたら回答
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

> アキラルというものが解りません。

 簡単に言えば,「キラルでないもの」をアキラルといいます。


> アキラルは像と鏡像が重なり合うらしいのですが、
> (像と鏡像が)重なり合うと云う事は、おんなじ物質
> というのと違うのでしょうか。

 はい,同じ物質です。よく使われる例に手袋があります。右手用(あるいは左手用)の手袋を鏡に写すと,左手用(右手用)になり,元の右手用(左手用)とは異なります。この様な場合を「キラル」と言います。

 一方,靴下の場合,右足(左足)用とも形が同じですので,右(左)足用の靴下を鏡に写しても同じ右(左)足用になります。この様に,鏡に写しても元と同じになる場合を「アキラル」と言います。

 「キラル」,「アキラル」と言う言葉は出てきませんが,下の過去質問「QNo.337088 光学不活性・・・」の ANo.#3 の回答とそこで紹介されている過去質問が参考になると思います。

参考URL:http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=337088

Q電子線とβ線の違い

電子線とβ線の違いを教えてください。

Aベストアンサー

β線は原子核のβ崩壊によって出てきた電子で、こっちは人間のコントロール不能な放射線で、
電子線は例えば熱電子放出で採りだした電子をちょっと電界で加速したもので、こっちは人為的な産物、
というくらいな感じです。
感じで、というのは本当の専門家に言わせると違うかも知れませんが、電気と放射線と両方ちょっとかじった私の感覚です。
要するにどっちも電子がすっとんでいくものだという点は同じです。核物理の産物としてとらえるか否かというだけの違いではないかとぼんやりと思っています。

Q反跳エネルギーの導出方法

放射線についての質問です。分野は物理学としましたが化学の要素もあると思います。
次の問題で困っています。よろしくお願いいたします。

「次の核反応に伴う反跳エネルギーがそれぞれ下記のようになることを導出せよ。
(1) 536E^2/m :(n,γ)反応
(2) 536E(E+1.02)/m :(β+、β-壊変)
ただし、Eは(1)ではγ線のエネルギー、(2)ではβ線のエネルギー(MeV単位)を表し、mは反跳原子の質量を表す。」

・536という数字にはあまりこだわらなくてもよいようです。537としている本もあるようです。
・(1)では放射線の粒子性、(2)では放射線の粒子性と波動性を用いるようです。
・1.02というのは電子2個分の質量分のエネルギーと同じですが、関係あるのでしょうか。

以上です。よろしくお願いいたします。また、OKwaveのような質問サイトにはあまり慣れていないもので、何か至らない点がありましたら申し訳ありません。

Aベストアンサー

遅くなりました。

多分、その計算ででいいはずですよ。

E^2の項が出てこないのは電子もニュートン力学で扱っているからでしょう。
※E~1MeV程度を想定しているのに対し電子の質量は0.5MeV程度ですから実際にはニュートン力学では扱えない領域です。

相対論に持っていくための準備(必須ではないですがいくらか計算が楽になりますので)として、
貴方の計算(#4補足)において、速度v,Vを使っている所を全て運動量p,Pで書き換えます。
具体的にはv=p/m, V=P/Mを代入するだけで、計算の流れとしては
p + P = 0、E = p^2/2m
の2つの式からT = P^2/2Mを計算という形になります。

で、電子を相対論で扱いたい場合には、
ニュートン力学での運動エネルギー(E = p^2/2m)を
相対論での運動エネルギー:E = √((mc^2)^2+(pc)^2)-mc^2
に書き換えて同様の計算をするだけです。


536という係数に関して。
例えば一辺Lの正方形の面積Sは
S = L^2
となりますが、例えばLの単位がフィート(ft),Sの単位がm^2であれば、
S[m^2] =0.09290304 * (L [ft])^2
という感じで、左辺と右辺で単位が異なればその単位を変換する係数(0.0929)が付きますよね。
ご質問のケースでも同じで、536のような係数は、こういう単位の変換係数を含めたものでしょう。
Eの単位がMeVと指定されているように、M,Tの単位も何かに決まっているはずです。

遅くなりました。

多分、その計算ででいいはずですよ。

E^2の項が出てこないのは電子もニュートン力学で扱っているからでしょう。
※E~1MeV程度を想定しているのに対し電子の質量は0.5MeV程度ですから実際にはニュートン力学では扱えない領域です。

相対論に持っていくための準備(必須ではないですがいくらか計算が楽になりますので)として、
貴方の計算(#4補足)において、速度v,Vを使っている所を全て運動量p,Pで書き換えます。
具体的にはv=p/m, V=P/Mを代入するだけで、計算の流れとしては
p + P = 0、E = p...続きを読む


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