Zehn Aufgaben von AFB I bis III: Zerfälle pro Sekunde berechnen, Becquerel umrechnen, spezifische Aktivität mit dem Grenzwert vergleichen und Impulsrate von Aktivität unterscheiden.
Fünf Aussagen rund um Becquerel. Entscheide bei jeder, ob sie richtig oder falsch ist.
Richtig oder falsch?
Aussage 1 von 5
Zwei Dinge auseinanderhalten: welche Strahlung (α, β, γ) und wie viel davon (Aktivität in Bq).
2
Die Definition in Worten
AFB I
Vervollständige den Merktext.
Ziehe die Bausteine an die richtige Stelle.
Die Aktivität A gibt an, wie viele in einer bestimmten stattfinden. Ihre Einheit ist das (1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde). Teilt man die Aktivität durch die des Stoffes, erhält man die Aktivität a in Bq je kg – nur sie wird mit einem Grenzwert verglichen.
A = Anzahl : Zeit, a = A : m. Beide Formeln stehen in der Formelbox der Erklärseite.
3
Der Zähler im Physikraum
AFB I
Ein Zählgerät, das jeden Zerfall eines kleinen Präparats erfasst, zeigt nach 3 Minuten 5400 Zerfälle an. Wie groß ist die Aktivität des Präparats?
Achte auf die Zeiteinheit: Becquerel heißt „pro Sekunde“.
3 min = 180 s. A = 5400 : 180 s = 30 Bq. Wer durch 3 teilt, bekommt 1800 „Bq“ – das wären Zerfälle pro Minute.
Rechne die 3 Minuten zuerst in Sekunden um.
3 · 60 s = 180 s. Dann A = 5400 : 180 s = 30 Bq.
4
Wer strahlt am stärksten?
AFB I
Fünf Präparate aus der Physiksammlung tragen Etiketten mit unterschiedlichen Einheiten. Ordne sie nach ihrer Aktivität – das stärkste zuerst.
Ziehe die Zeilen mit der Maus oder verschiebe sie mit den Pfeil-Buttons, bis die Reihenfolge stimmt.
1Cs-137-Präparat: 0,5 MBq
2Milchtank (75 l): 22 kBq
3Ra-226-Präparat: 3,3 kBq
4Uranglas-Vase: 900 Bq
5Milchpackung (0,5 l): 0,16 kBq
Alles in Bq: 500 000 – 22 000 – 3300 – 900 – 160. Erst umrechnen, dann vergleichen – „0,5“ ist hier die größte Zahl.
Schreibe alle fünf Angaben zuerst in Becquerel um (1 kBq = 1000 Bq, 1 MBq = 1 000 000 Bq).
5
Zählen, Zeit, Aktivität
AFB II
Links steht, was ein Zählgerät gemessen hat – rechts die passende Aktivität. Verbinde richtig. Alle Zerfälle wurden vollständig erfasst.
Klicke links eine Messung an und dann rechts ihre Aktivität – es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Gleiche Anzahl in einem Zehntel der Zeit – zehnfache Aktivität (Zeile 1 und 2). Und 1800 Zerfälle klingen viel, verteilt auf 3600 s ist es aber nur ein halber pro Sekunde.
Minuten und Stunden zuerst in Sekunden umrechnen: 5 min = 300 s, 1,5 min = 90 s, 1 h = 3600 s.
Vier Lebensmittelproben wurden gemessen. Setze in jeder Zeile ein Kreuz bei der passenden spezifischen Aktivität.
Setze in jeder Zeile das passende Kreuz – genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Probe
100 Bq je kg
200 Bq je kg
400 Bq je kg
Joghurt: A = 50 Bq, m = 0,25 kg
Kartoffelsack: A = 1 kBq, m = 5 kg
Wildpilze: A = 80 Bq, m = 0,2 kg
Milchtank: A = 5,5 kBq, m = 55 kg
Die kleinste Aktivität (80 Bq) hat die größte spezifische Aktivität – weil die Masse so klein ist. Die größte Aktivität (5,5 kBq) ist auf 55 kg verteilt und liegt unten.
In diesen sechs Sätzen aus einem Heft stecken drei Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an.
Klicke genau die falschen Zeilen an – die richtigen musst du stehen lassen.
Zwei Rechenfallen (Zeile 1 und 5) und ein Denkfehler (Zeile 3). Aktivität ist eine Eigenschaft der ganzen Probe – sie teilt sich mit der Probe.
Genau drei Zeilen sind falsch. Eine davon verwechselt Aktivität und spezifische Aktivität.
8
Schritt für Schritt: der Milchkanister
AFB II
Ein Kanister enthält 12 Liter Milch (12 kg). Gemessen wird eine Aktivität von 4,2 kBq. Der Grenzwert liegt bei 300 Bq je kg.
Jeder Schritt schaltet den nächsten frei.
Wie viel Becquerel sind 4,2 kBq?Bq
Wie groß ist die spezifische Aktivität?Bq je kg
Welche Aktivität dürfte der volle Kanister höchstens haben, damit er zulässig ist?Bq
Erst kBq in Bq, dann a = A : m, zuletzt die Formel rückwärts: A = a · m.
Im letzten Schritt ist a bekannt (der Grenzwert) und m bekannt – gesucht ist A.
4200 Bq : 12 kg = 350 Bq je kg – über dem Grenzwert. Zulässig wären höchstens 300 Bq je kg · 12 kg = 3600 Bq.
9
Was passiert mit den Becquerel je Kilogramm?
AFB III
Eine Milchprobe hat eine bestimmte spezifische Aktivität. Wie verändert sie sich in den fünf Fällen?
Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = ein Viertel, 2 = die Hälfte, 3 = bleibt gleich, 4 = das Doppelte, 5 = das Vierfache. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = ein Viertel5 = das Vierfache
Die Probe wird in zwei gleiche Hälften geteilt; betrachtet wird eine Hälfte.
1 kg belastete Milch wird mit 1 kg unbelasteter Milch vermischt.
Zwei gleich belastete Kanister werden zusammengeschüttet.
Die Milch wird zu Milchpulver eingedampft: nur ein Viertel der Masse bleibt, alle radioaktiven Kerne bleiben drin.
Die Messzeit am Zählgerät wird verdoppelt, die Probe bleibt dieselbe.
Teilen und Zusammenschütten ändern A und m im gleichen Verhältnis – a bleibt. Verdünnen halbiert a, Eindampfen vervierfacht es. Und die Messzeit ändert gar nichts: Sie zählt nur länger, die Probe strahlt gleich stark.
Frage dich bei jeder Zeile getrennt: Was passiert mit A? Was passiert mit m? Dann a = A : m.
10
Trickaufgabe: Das Zählrohr am Gestein
AFB III
Ein Zählrohr über einer Gesteinsprobe zeigt 250 Impulse pro Sekunde. Ohne Probe zeigt es 2 Impulse pro Sekunde. Das Rohr erfasst nur 4 % der von der Probe ausgesendeten Strahlung. Welche Aussagen treffen zu?
Mehrere Antworten sind richtig.
Untergrund abziehen (250 − 2 = 248), dann durch den erfassten Anteil teilen (248 : 0,04 = 6200 Bq). Ein größeres Fenster liefert mehr Impulse – die Probe strahlt aber genau gleich stark.
Wenn das Rohr nur 4 % erfasst, sind die gezählten Impulse 4 % der wahren Zerfälle. Wie kommt man von 4 % auf 100 %?
Netto: 250 − 2 = 248 Impulse pro Sekunde. 248 entsprechen 4 %, also A = 248 : 0,04 = 6200 Bq. Ohne Untergrund-Abzug: 250 : 0,04 = 6250 Bq, Abweichung 50 Bq von 6200 = 0,8 %.
