Для разогрева готовой еды в полевых условиях военные и туристы пользуются сухим горючим, спрессованным в таблетки. Его удельная теплота сгорания равна 31 МДж/кг. Расчеты показывают, что для нагрева одной порции консервированного супа на 25 градусов нужно сообщить ему 310 кДж, и, если пренебречь теплопотерями, для этого хватит одной таблетки топлива. Какова масса одной таблетки? ответ дайте в граммах, округлив до ближайшего целого.
Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Размеры ядра в 100 000 раз меньше размеров самого атома, но плотность его очень велика, поскольку масса ядра почти равна массе всего атома.
Само ядро состоит из положительно заряженных частиц - протонов и нейтронов, не имеющих электрического заряда. Все они плотно сцеплены друг с другом. Число протонов в ядре определяет, к какому химическому элементу относится данный атом: ядро атома водорода содержит всего один протон, кислорода - 8, урана - 92.
В каждом атоме число электронов соответствует числу протонов в ядре. При этом каждый электрон обладает отрицательным зарядом, равным по абсолютной величине заряду протона, так что в целом атом нейтрален.
Атомы, имеющие ядра с одинаковым количеством протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разновидностям одного и того же химического элемента, называемым его изотопами. Для того чтобы отличить их друг от друга, к символу элемента приписывают число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Так, уран-238 содержит 92 протона и 146 нейтронов, в уране-235 - тоже 92 протона, но 143 нейтрона.
Большинство изотопов нестабильно. Если взять в качестве примера атом урана-238, то в его ядре протоны и нейтроны сцеплены очень слабо. Время от времени из него вырывается компактная группа частиц, состоящих из двух протонов и двух нейтронов. При этом уран-238 превращается в торий-234, в ядре которого содержится 90 протонов и 144 нейтрона. Но и этот изотоп тоже очень нестабилен. Цепочка превращений продолжается до тех пор, пока не образуется атом свинца.
При каждом акте распада высвобождается энергия, которая и передается далее в виде излучения. Несколько упрощая ситуацию, можно сказать, что испускание ядром частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, - это альфа-излучение, испускание электрона - бета-излучение. Часто нестабильный изотоп оказывается настолько возбужденным, что испускание частицы не приводит к полному снятию возбуждения, тогда он выбрасывает порцию чистой энергии, называемой гамма-излучением. Как и в случае образования рентгеновских лучей (во многом подобных гамма-излучению) , при этом не происходит испускание каких-либо частиц.
Время, за которое распадается половина всех атомов данного изотопа в любом радиоактивном источнике, называется периодом его полураспада.
Альфа-излучение, представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из протонов и нейтронов, задерживается, например, листом бумаги и практически не проникнуть через наружный слой кожи, образованный отмершими клетками. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом. Тогда они становятся чрезвычайно опасными.
Бета-излучение обладает большей проникающей оно проходит в ткани организма на 1-2 см.
Проникающая гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.