Wiązka zadań
Rozszczepienie uranu
Zadanie
Uran 235U jest stosowany powszechnie jako paliwo w elektrowniach atomowych. Po zbombardowaniu jądra uranu neutronem następuje wymuszone rozszczepienie powstałego jądra na dwa lżejsze fragmenty. Reakcji rozszczepienia towarzyszy emisja jednego lub kilku neutronów.
Ponieważ podział jądra jest procesem losowym, nie da się z góry przewidzieć liczby masowej powstających fragmentów. Teoretycznie mogą powstawać pierwiastki o dowolnych masach, mniejszych od masy uranu. Dokładne badania wykazały jednak, że niektóre pierwiastki powstają z wyraźnie wyższym prawdopodobieństwem niż pozostałe.
Poniżej znajduje się wykres prawdopodobieństwa otrzymania pierwiastków o określonej liczbie masowej w efekcie wymuszonego rozszczepienia izotopu 235U.
Rys 1. Prawdopodobieństwo otrzymania pierwiastka o określonej liczbie masowej w wyniku wymuszonego rozszczepienia jądra uranu.
Rozstrzygnij, które z poniższych stwierdzeń na temat wymuszonego rozszczepienia jądra uranu są prawdziwe, a które fałszywe.
| Stwierdzenia | Prawda czy fałsz? | |
| 1. | Uran najczęściej rozpada się na dwa jądra o identycznych masach: 118Ag + 118Ag. | `square` Prawda / `square` Fałsz |
| 2. | Reakcja, w której powstaje 140Xe, zachodzi dużo częściej niż reakcja, w której powstaje 94Sr. | `square` Prawda / `square` Fałsz |
| 3. | Im większa liczba masowa pierwiastka, tym większe jest prawdopodobieństwo, że zostanie on wyprodukowany. | `square` Prawda / `square` Fałsz |
Poprawna odpowiedź
1 - Fałsz,
2 - Fałsz,
3 - Fałsz
Wymaganie ogólne
Wymaganie szczegółowe
Komentarz
Zadanie sprawdza umiejętność interpretacji informacji przedstawionej za pomocą wykresu ukazującego prawdopodobieństwo otrzymania pierwiastka o określonej liczbie masowej w wyniku wymuszonego rozszczepienia uranu. Wykres poprzedzony został wstępem dotyczącym samej reakcji rozszczepienia oraz zawierającym kilka przydatnych informacji na temat produktów tej reakcji. Informacje te są o tyle istotne, że stanowią uzupełnienie rysunku i pomagają w jego prawidłowej interpretacji.
Zadaniem ucznia było rozstrzygnięcie, które ze stwierdzeń zestawionych w tabeli są prawdziwe, a które fałszywe. Z pewnością fałszywe jest stwierdzenie pierwsze, mówiące że
„uran najczęściej rozpada się na dwa jądra o identycznych masach: 118Ag + 118Ag”. Z wykresu możemy odczytać, że prawdopodobieństwo otrzymania izotopu 118Ag jest niewiele wyższe od zera. Poprawnej oceny tego stwierdzenia dokonało 78% uczniów pierwszych klas liceów, którzy brali udział w badaniu.
Nieprawdziwe jest również stwierdzenie drugie, mówiące że „reakcja, w której powstaje 140Xe, zachodzi dużo częściej niż reakcja, w której powstaje 94Sr”. Z rysunku odczytujemy, że prawdopodobieństwo otrzymania tych izotopów jest praktycznie takie samo. Poprawnie oceniło to stwierdzenie aż 89% uczniów.
Także ostatnie stwierdzenie, mówiące, że „im większa liczba masowa pierwiastka, tym większe jest prawdopodobieństwo, że zostanie on wyprodukowany”, jest fałszywe. Aby było prawdziwe, prawdopodobieństwo wyprodukowania pierwiastka powinno rosnąć wraz z liczbą masową, co jest niezgodne z przebiegiem krzywej na wykresie. Ten wiersz okazał się dla uczniów najtrudniejszy. Poprawnie oceniło go 67% uczniów.
Całość zadania rozwiązało poprawnie 54% uczniów, przy czym okazało się ono relatywnie łatwe dla osób uzyskujących najwyższe wyniki w trakcie badania. W grupie uczniów najlepszych rozwiązało je poprawnie 90%. Dla uczniów najsłabszych było z kolei bardzo trudne (zaledwie 8%) poprawnych odpowiedzi. Wyniki badania wykazały, że zadanie wyjątkowo dobrze różnicuje uczniów.
Najprawdopodobniej główna trudność zadania polegała na tym, że prawdopodobieństwo otrzymania izotopu o danej liczbie masowej jest opisane skomplikowaną funkcją. Tymczasem na lekcjach fizyki preferuje się pracę z wykresami przedstawiającymi zależności liniowe (rzadziej kwadratowe) pomiędzy wielkościami fizycznymi. Warto wobec tego potrenować z uczniami interpretację wykresów nietypowych z punktu widzenia fizyki szkolnej.
Utwór jest chroniony prawem autorskim. Zasady i warunki korzystania z niego określa Regulamin Serwisu Bazy Dobrych Praktyk.
"Masz uwagi do treści? Uważasz, że zawiera błąd? Napisz na bnd@ibe.edu.pl
