От атома до Космоса: атоми и ядра

Строеж на атома

1. Какъв е електричният заряд на протона?

   • Променя се
   • Отрицателен
   • Положителен
   • Протонът е неутрален

   Отговор: Положителен

   Протонът има положителен заряд, равен по големина на заряда на електрона.

2. Какъв е електричният заряд на електрона?

   • Няма заряд
   • Променлив
   • Отрицателен
   • Положителен

   Отговор: Отрицателен

   Електронът има отрицателен заряд, равен по големина на заряда на протона.

3. Коя от частиците в атома има най-малка маса?

   • Протонът
   • Електронът
   • Неутронът
   • Ядрото

   Отговор: Електронът

   Масата на електрона е около 1840 пъти по-малка от масата на протона.

4. Къде е съсредоточена почти цялата маса на атома?

   • В ядрото
   • Равномерно в целия атом
   • В електронната обвивка
   • В електроните

   Отговор: В ядрото

   Протоните и неутроните са около 1840 пъти по-масивни от електрона.

5. Кои частици се намират в ядрото на атома?

   • Само електрони
   • Електрони и протони
   • Електрони и неутрони
   • Протони и неутрони

   Отговор: Протони и неутрони

   Ядрото е изградено от протони и неутрони, а електроните се движат около него.

6. Какъв е общият електричен заряд на неутрален атом?

   • Положителен
   • Отрицателен
   • Нула
   • Зависи от елемента

   Отговор: Нула

   В неутралния атом броят на електроните е равен на броя на протоните и зарядите им се неутрализират.

7. Какво показва поредният номер Z на елемента в периодичната система?

   • броя на нуклоните
   • броя на неутроните
   • масата на атома в грамове
   • броя на протоните в ядрото

   Отговор: Броя на протоните

   Z е зарядовото число; в неутрален атом броят на електроните също е Z.

8. Неутрален атом има 11 протона. Колко електрона има той?

   • 22
   • 0
   • 11
   • 12

   Отговор: 11

   В неутралния атом броят на електроните е равен на броя на протоните.

9. Кой учен открива електрона през 1897 г.?

   • Ърнест Ръдърфорд
   • Джоузеф Джон Томсън
   • Нилс Бор
   • Анри Бекерел

   Отговор: Джоузеф Джон Томсън

   Томсън открива електрона при изследване на катодните лъчи.

10. Кой опит довежда до ядрения модел на атома?

    • разлагането на светлината с призма
    • опитите с махало
    • разсейването на алфа-частици от тънко златно фолио
    • опитите на Волта с метални пластинки

    Отговор: Разсейването на алфа-частици от златно фолио

    Ръдърфорд установява, че някои частици се отклоняват силно, т.е. в атома има малко масивно ядро.

11. Кой учен предлага ядрения (планетарен) модел на атома?

    • Алберт Айнщайн
    • Ърнест Ръдърфорд
    • Нилс Бор
    • Исак Нютон

    Отговор: Ърнест Ръдърфорд

    Ръдърфорд предлага модела през 1911 г. въз основа на опитите с алфа-частици.

12. Неутрален атом на хлор (Z = 17) приема един електрон. Колко електрона има полученият йон?

    • 18
    • 17
    • 16
    • 35

    Отговор: 18

    Неутралният атом има 17 електрона, а след приемането на още един стават 18.

13. Какво се получава, когато неутрален атом загуби един електрон?

    • Друг изотоп
    • Отрицателен йон
    • Положителен йон
    • Атом на друг елемент

    Отговор: Положителен йон

    Протоните стават с един повече от електроните.

14. Около колко пъти размерът на атома е по-голям от размера на ядрото му?

    • Около 2 пъти
    • Около 10 пъти
    • Около 100 000 пъти
    • Около 100 пъти

    Отговор: Около 100 000 пъти

    Атомът е около 10⁻¹⁰ m, а ядрото около 10⁻¹⁵ m, т.е. около 10⁵ пъти по-малко.

15. Какво твърди моделът на атома на Томсън?

    • Атомът има малко ядро и електрони около него
    • Атомът е изграден само от неутрони
    • Атомът е неделима частица
    • Атомът е положителна сфера с вградени в нея електрони

    Отговор: Атомът е положителна сфера с вградени в нея електрони

    Моделът на Томсън е наричан „пудинг със стафиди“: електроните са в равномерно разпределен положителен заряд.

Ядро и изотопи

1. Как се наричат общо протоните и неутроните?

   • Фотони
   • Електрони
   • Нуклони
   • Йони

   Отговор: Нуклони

   Масовото число A е равно на броя на нуклоните в ядрото.

2. Коя частица в ядрото няма електричен заряд?

   • Протонът
   • Неутронът
   • Йонът
   • Електронът

   Отговор: Неутронът

   Неутронът е неутрален, а протонът е положително зареден.

3. С коя буква се означава масовото число?

   • Z
   • N
   • A
   • M

   Отговор: A

   Масовото число се означава с A, а зарядното с Z.

4. Колко неутрона има ядрото на ¹⁶O (Z = 8)?

   • 16
   • 4
   • 24
   • 8

   Отговор: 8

   N = A − Z = 16 − 8 = 8.

5. Какво показва масовото число A?

   • Броя на протоните и неутроните в ядрото
   • Само броя на неутроните
   • Броя на електроните
   • Само броя на протоните

   Отговор: Броя на протоните и неутроните в ядрото

   A = Z + N, т.е. броят на всички нуклони.

6. Колко протона има ядрото на хелий-4?

   • 4
   • 2
   • 1
   • 3

   Отговор: 2

   Хелият има зарядно число Z = 2, затова ядрото има 2 протона и 2 неутрона.

7. Какво са изотопите?

   • Атоми на различни елементи с еднаква маса
   • Атоми на един елемент с различен брой неутрони
   • Заредени атоми
   • Атоми с различен брой протони

   Отговор: Атоми на един елемент с различен брой неутрони

   Изотопите имат еднакво Z, но различно масово число A.

8. Колко неутрона има ядрото на ²⁷Al (Z = 13)?

   • 40
   • 27
   • 13
   • 14

   Отговор: 14

   N = A − Z = 27 − 13 = 14.

9. Как се нарича изотопът на водорода с два неутрона в ядрото?

   • Тритий
   • Деутерий
   • Протий
   • Хелий

   Отговор: Тритий

   Протият няма неутрон, деутерият има един, а тритият има два неутрона.

10. Колко неутрона има ядрото на уран-235 (Z = 92)?

    • 327
    • 235
    • 92
    • 143

    Отговор: 143

    N = A − Z = 235 − 92 = 143.

11. Какво е общото между ¹²C и ¹⁴C?

    • Еднаква маса на ядрото
    • Еднакъв брой неутрони
    • Еднакво масово число
    • Еднакъв брой протони

    Отговор: Еднакъв брой протони

    Те са изотопи на въглерода: имат по 6 протона, но различен брой неутрони.

12. Колко нуклона има ядрото на уран-238?

    • 92
    • 146
    • 330
    • 238

    Отговор: 238

    Масовото число A = 238 е броят на всички протони и неутрони.

13. Кой изотоп на водорода няма неутрон в ядрото си?

    • протий (обикновен водород)
    • всички имат неутрони
    • деутерий
    • тритий

    Отговор: Протият

    Ядрото на протия е само един протон. Деутерият има 1, а тритият 2 неутрона.

14. Ядро има 26 протона и 30 неутрона. Как се записва то (символът на желязото е Fe)?

    • ³⁰₂₆Fe
    • ²⁶₅₆Fe
    • ⁸²₂₆Fe
    • ⁵⁶₂₆Fe

    Отговор: ⁵⁶₂₆Fe

    Горе се пише масовото число A = 26 + 30 = 56, долу поредният номер Z = 26.

15. Какви сили държат протоните и неутроните заедно в ядрото?

    • Ядрените сили
    • Електричните сили
    • Гравитационните сили
    • Магнитните сили

    Отговор: Ядрените сили

    Ядрените сили са много силни, но действат само на много малки разстояния вътре в ядрото.

Радиоактивност

1. Кой учен открива радиоактивността през 1896 г.?

   • Анри Бекерел
   • Исак Нютон
   • Ърнест Ръдърфорд
   • Алберт Айнщайн

   Отговор: Анри Бекерел

   Бекерел открива, че урановите соли излъчват невидимо лъчение.

2. Как се нарича самопроизволното разпадане на атомни ядра, при което се излъчват частици и енергия?

   • Кондензация
   • Резонанс
   • Горене
   • Радиоактивност

   Отговор: Радиоактивност

   Радиоактивните ядра се разпадат сами, без външно въздействие.

3. Има ли радиоактивно лъчение в природата около нас?

   • Не, само в атомните централи
   • Да, има естествен радиационен фон
   • Само в лабораториите
   • Само в Космоса

   Отговор: Да, има естествен радиационен фон

   Слабо лъчение идва от скалите, въздуха и Космоса и се нарича естествен радиационен фон.

4. Какво представлява алфа-частицата?

   • единичен неутрон
   • бърз електрон
   • електромагнитно лъчение
   • ядро на хелий (2 протона и 2 неутрона)

   Отговор: Ядро на хелий

   Алфа-частицата има заряд +2 и масово число 4.

5. Какво представляват бета-лъчите?

   • Поток от бързи електрони
   • Ядра на хелий
   • Поток от неутрони
   • Видима светлина

   Отговор: Поток от бързи електрони

   При бета-разпад ядрото изпуска бързи електрони.

6. Кое радиоактивно лъчение няма електричен заряд?

   • Алфа-лъчението
   • Бета-лъчението
   • Всички имат заряд
   • Гама-лъчението

   Отговор: Гама-лъчението

   Гама-лъчите са електромагнитно лъчение и не се отклоняват от електрично поле.

7. Кое лъчение се спира от лист хартия?

   • бета
   • всички три
   • алфа
   • гама

   Отговор: Алфа-лъчението

   Алфа-частиците имат най-малка проникваща способност.

8. Какво представляват гама-лъчите?

   • Ядра на хелий
   • Бързи електрони
   • Електромагнитно лъчение с много голяма енергия
   • Бързи протони

   Отговор: Електромагнитно лъчение с много голяма енергия

   Гама-лъчите нямат заряд и маса в покой; те са високоенергийно електромагнитно лъчение.

9. Какво е достатъчно, за да се спрат бета-лъчите?

   • Лист хартия
   • Въздух на 1 cm
   • Алуминиева пластинка с дебелина няколко милиметра
   • Дебела оловна стена от 1 m

   Отговор: Алуминиева пластинка с дебелина няколко милиметра

   Бета-лъчите минават през хартия, но се спират от няколко милиметра алуминий.

10. Какво е период на полуразпадане?

    • Времето, за което се разпадат всички ядра
    • Времето между два разпада
    • Половината от времето на живот на атома
    • Времето, за което се разпада половината от радиоактивните ядра

    Отговор: Времето, за което се разпада половината от радиоактивните ядра

    За всеки изотоп периодът е различен: от части от секундата до милиарди години.

11. Към коя плоча на електрично поле се отклоняват алфа-лъчите?

    • Към положителната плоча
    • Не се отклоняват
    • Към отрицателната плоча
    • Отклоняват се към двете

    Отговор: Към отрицателната плоча

    Алфа-частиците са положително заредени и се привличат от отрицателната плоча.

12. Коя учена открива, заедно със съпруга си, елементите полоний и радий?

    • Мария Склодовска-Кюри
    • Лиза Майтнер
    • Ада Лъвлейс
    • Розалинд Франклин

    Отговор: Мария Склодовска-Кюри

    Мария Склодовска-Кюри и Пиер Кюри откриват полония и радия през 1898 г.

13. Имаме 800 радиоактивни ядра с период на полуразпадане 5 дни. Около колко от тях остават неразпаднати след 15 дни?

    • 400
    • 100
    • 200
    • 0

    Отговор: Около 100

    15 дни са 3 периода: 800 → 400 → 200 → 100.

14. Радий-226 (Z = 88) претърпява алфа-разпад. Какво ядро се получава?

    • Z = 86 и A = 222
    • Z = 88 и A = 222
    • Z = 90 и A = 230
    • Z = 87 и A = 226

    Отговор: Z = 86 и A = 222

    Алфа-частицата отнася 2 протона и 2 неутрона: Z = 88 − 2 = 86, A = 226 − 4 = 222 (радон).

15. Как се изменя зарядното число Z при бета-разпад?

    • Намалява с 2
    • Намалява с 1
    • Не се изменя
    • Увеличава се с 1

    Отговор: Увеличава се с 1

    При бета-разпад неутрон в ядрото се превръща в протон и излита електрон, затова Z расте с 1, а A не се изменя.

Ядрена енергия

1. Как се нарича централата, в която се използва енергията на атомните ядра?

   • атомна електроцентрала
   • вятърна електроцентрала
   • водноелектрическа централа
   • топлоелектрическа централа на въглища

   Отговор: Атомна (ядрена) електроцентрала

   В АЕЦ топлината от деленето на ядра превръща водата в пара, която върти турбини.

2. Коя е атомната електроцентрала в България?

   • АЕЦ „Белене“
   • ПАВЕЦ „Чаира“
   • ТЕЦ „Марица-изток“
   • АЕЦ „Козлодуй“

   Отговор: АЕЦ „Козлодуй“

   Единствената работеща атомна централа в България е АЕЦ „Козлодуй“.

3. Каква енергия произвежда атомната електроцентрала за домовете?

   • Химична
   • Електрична
   • Звукова
   • Светлинна

   Отговор: Електрична

   АЕЦ използва ядрената енергия, за да получи пара, която върти генератори за електрична енергия.

4. Какво гориво се използва в повечето ядрени реактори?

   • Уран
   • Въглища
   • Природен газ
   • Нефт

   Отговор: Уран

   В реактора се делят ядрата на уран-235.

5. Коя частица предизвиква деленето на урановите ядра в реактора?

   • Неутронът
   • Електронът
   • Алфа-частицата
   • Протонът

   Отговор: Неутронът

   Неутронът няма заряд, не се отблъсква от ядрото и може да предизвика делене.

6. Къде в природата протича термоядрен синтез?

   • В ядрото на Земята
   • В облаците
   • В звездите
   • В океаните

   Отговор: В звездите

   В звездите, като Слънцето, водородните ядра се сливат в хелий.

7. Какво е термоядрен синтез?

   • Делене на тежко ядро
   • Сливане на леки ядра в по-тежко
   • Радиоактивен разпад
   • Горене на водород в кислород

   Отговор: Сливане на леки ядра в по-тежко

   При сливането се отделя огромна енергия.

8. За какво служат регулиращите пръти в ядрения реактор?

   • Поглъщат неутрони и управляват реакцията
   • Произвеждат електричен ток
   • Охлаждат водата
   • Добиват уран

   Отговор: Поглъщат неутрони и управляват реакцията

   Прътите поглъщат част от неутроните и така реакцията не излиза от контрол.

9. Какво се използва в много реактори, за да забави неутроните и да охлажда реактора?

   • Пясък
   • Въздух
   • Олово
   • Вода

   Отговор: Вода

   Водата забавя бързите неутрони, за да предизвикват по-лесно нови деления, и отнема топлината.

10. Защо реакцията на делене на урана се нарича верижна?

    • реакцията протича само във вериги с ток
    • при всяко делене се отделят неутрони, които предизвикват нови деления
    • урановите атоми са свързани във верига
    • ядрата се делят едно след друго по реда си в кристала

    Отговор: Отделените неутрони предизвикват нови деления

    Така броят на деленията може бързо да расте.

11. Какво се получава при деленето на ураново ядро?

    • Само електрони
    • Две по-леки ядра, няколко неутрона и енергия
    • Само хелий
    • Въглерод и кислород

    Отговор: Две по-леки ядра, няколко неутрона и енергия

    Ядрото се разделя на два осколка и излъчва 2 или 3 неутрона и голяма енергия.

12. За какво служи дебелата бетонна обвивка около ядрения реактор?

    • Само за топлоизолация
    • Задържа лъчението и радиоактивните вещества
    • За да е по-красива сградата
    • За да усилва реакцията

    Отговор: Задържа лъчението и радиоактивните вещества

    Защитната обвивка предпазва хората и околната среда от лъчение, включително при авария.

13. Кое е предимство на АЕЦ пред ТЕЦ на въглища?

    • Строи се бързо и евтино
    • При работа не отделя въглероден диоксид
    • Няма никакви отпадъци
    • Няма никакви рискове

    Отговор: При работа не отделя въглероден диоксид

    АЕЦ не замърсява въздуха с дим, но има радиоактивни отпадъци, които трябва да се съхраняват.

14. Кой е основният проблем на ядрената енергетика?

    • Работи само през деня
    • Радиоактивните отпадъци, които трябва да се съхраняват много дълго
    • Зависи от вятъра
    • Отделя много въглероден диоксид

    Отговор: Радиоактивните отпадъци, които трябва да се съхраняват много дълго

    Отработеното гориво остава радиоактивно стотици и хиляди години и изисква специални хранилища.

15. Каква е последователността на превръщанията на енергията в АЕЦ?

    • Ядрена, директно електрична
    • Химична, топлинна, електрична
    • Ядрена, топлинна, механична, електрична
    • Ядрена, светлинна, електрична

    Отговор: Ядрена, топлинна, механична, електрична

    Деленето загрява водата, парата върти турбината, а тя върти генератора.

Защита и приложения

1. Кой уред регистрира радиоактивното лъчение?

   • Барометърът
   • Термометърът
   • Броячът на Гайгер
   • Амперметърът

   Отговор: Броячът на Гайгер

   Броячът издава пращене при преминаване на всяка частица.

2. Как изглежда знакът за радиационна опасност?

   • Червен кръст на бял фон
   • Черен трилистник на жълт фон
   • Син кръг с бяла буква P
   • Зелена стрелка

   Отговор: Черен трилистник на жълт фон

   Международният знак за радиация е черен трилистник на жълт фон.

3. Какъв уред носят хората, работещи с лъчение, за да следят колко са облъчени?

   • Дозиметър
   • Термометър
   • Компас
   • Динамометър

   Отговор: Дозиметър

   Дозиметърът измерва получената доза лъчение.

4. Кои са основните начини за защита от облъчване?

   • само по-топли дрехи
   • само пиене на вода
   • повече разстояние, по-кратко време и екраниране
   • само вентилация

   Отговор: Разстояние, време и екраниране

   Колкото по-далеч, по-кратко и зад по-дебела преграда сме, толкова по-малко е облъчването.

5. Какво трябва да направиш, ако намериш непознат предмет със знак за радиация?

   • Да го отвориш
   • Да не го докосваш и да съобщиш на възрастен
   • Да го прибереш у дома
   • Да го хвърлиш в реката

   Отговор: Да не го докосваш и да съобщиш на възрастен

   Предметът може да е опасен източник на лъчение, затова се съобщава на възрастен или на властите.

6. С какви лъчи се правят снимки на костите?

   • С рентгенови лъчи
   • С ултразвук
   • С инфразвук
   • С видима светлина

   Отговор: С рентгенови лъчи

   Рентгеновите лъчи минават през меките тъкани, но се поглъщат повече от костите.

7. Срещу кое лъчение са нужни дебели оловни или бетонни стени?

   • бета
   • алфа
   • видимата светлина
   • гама

   Отговор: Гама-лъчението

   Гама-лъчите имат най-голяма проникваща способност.

8. За какво се използва въглерод-14 в науката?

   • За лечение на зъби
   • За производство на ток
   • За определяне на възрастта на древни органични находки
   • За измерване на температура

   Отговор: За определяне на възрастта на древни органични находки

   Живите организми поемат въглерод-14, а след смъртта количеството му намалява с известен период на полуразпадане.

9. Кой метал се използва най-често за защитни престилки и екрани срещу лъчение?

   • Алуминий
   • Мед
   • Олово
   • Желязо

   Отговор: Олово

   Оловото е много плътно и поглъща добре рентгеновите и гама-лъчите.

10. Кое е приложение на радиоактивните изотопи?

    • Измерване на кръвното налягане
    • Лъчелечение на тумори
    • Зареждане на батерии
    • Осветление на улиците

    Отговор: Лъчелечение на тумори

    Радиоактивни изотопи се ползват и за диагностика, и за стерилизиране на медицински инструменти.

11. Кое лъчение е най-опасно, ако радиоактивното вещество попадне вътре в тялото?

    • Нито едно
    • Гама-лъчението
    • Алфа-лъчението
    • Бета-лъчението

    Отговор: Алфа-лъчението

    Отвън алфа-частиците се спират от кожата, но отвътре предават цялата си енергия на близките клетки.

12. Как се нарича методът, при който малко количество радиоактивен изотоп се използва, за да се проследи пътят на веществата в организма?

    • Метод на Нютон
    • Ехография
    • Спектрален анализ
    • Метод на белязаните атоми

    Отговор: Метод на белязаните атоми

    Радиоактивният изотоп се открива с детектор и показва къде отива веществото.

13. В коя атомна централа през 1986 г. става най-тежката авария в историята на ядрената енергетика?

    • Чернобил
    • Козлодуй
    • Фукушима
    • Три Майл Айлънд

    Отговор: Чернобил

    Авария в четвърти блок на Чернобилската АЕЦ (днес Украйна) замърсява големи територии.

14. Как се нарича облъчването на медицински инструменти и храни с гама-лъчи, за да се унищожат микробите?

    • Пастьоризация
    • Дестилация
    • Ферментация
    • Радиационна стерилизация

    Отговор: Радиационна стерилизация

    Гама-лъчите убиват микроорганизмите, без да правят предметите радиоактивни.

15. Защо около Чернобилската АЕЦ има зона, в която хората не живеят и днес?

    • Там е твърде студено
    • Почвата е замърсена с изотопи с дълъг период на полуразпадане
    • Там има силно магнитно поле
    • Там винаги има мъгла

    Отговор: Почвата е замърсена с изотопи с дълъг период на полуразпадане

    Изотопи като цезий-137 (период около 30 години) остават в почвата десетилетия.

Финален въпрос