Wiązka zadań
Bomba atomowa
Zadanie
Przy konstrukcji bomby atomowej wykorzystuje się fakt, iż reakcja łańcuchowa, konieczna do wydzielenia znacznych ilości energii w krótkim czasie, zachodzi od pewnej wartości masy materiału rozszczepialnego (tak zwanej masy krytycznej). Czym bardziej masa materiału rozszczepialnego przekracza masę krytyczną, tym bardziej wydajna jest reakcja łańcuchowa. Dla izotopu uranu 235U masa krytyczna wynosi około 50 kg.
„Little Boy” to kryptonim bomby atomowej zrzuconej 6 sierpnia 1945 roku na Hiroszimę. Bomba ta zawierała łącznie 64 kg izotopu uranu 235U. Jej siłę wybuchu oszacowano na 13 kiloton trotylu.
Na podstawie powyższego tekstu można wnioskować, że bomba atomowa zawierająca dwa razy więcej izotopu 235U
A. nie wybuchłaby, gdyż masa materiału rozszczepialnego byłaby zbyt duża, aby zaszła reakcja łańcuchowa.
B. nie wybuchłaby, ponieważ większa masa bomby wymagałaby zastosowania cięższego izotopu 238U.
C. wybuchłaby i mogłaby mieć większą siłę wybuchu dzięki większej ilości materiału rozszczepialnego.
D. wybuchłaby i miałaby taką samą siłę wybuchu, gdyż reakcji łańcuchowej ulega tylko niewielka część materiału rozszczepialnego.
Poprawna odpowiedź
C.
Wymaganie ogólne
1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.
3 Wskazywanie w otaczającej rzeczywistości przykładów zjawisk opisywanych za pomocą poznanych praw i zależności fizycznych.
Wymaganie szczegółowe
3.9 Fizyka jądrowa. Uczeń opisuje reakcję rozszczepienia uranu 235U zachodzącą w wyniku pochłonięcia neutronu podaje warunki zajścia reakcji łańcuchowej
Komentarz
Prezentowane zadanie sprawdza umiejętność analizy tekstu. Na podstawie opisu konstrukcji bomby atomowej oraz warunków zajścia reakcji łańcuchowej, uczeń powinien ocenić, czy bomba zawierająca dwukrotnie więcej izotopu uranu 235U niż bomba zrzucona na Hiroszimę wybuchłaby, oraz oszacować siłę takiego wybuchu.
Zadanie było rozwiązywane przez uczniów drugich klas liceum ogólnokształcącego i aż 84,6% z nich rozwiązało je prawidłowo, wskazując odpowiedź C. Zadanie niezbyt mocno różnicowało uczniów. Do prawidłowego rozwiązania można było dojść przeprowadzając proste rozumowanie: skoro reakcja łańcuchowa zachodzi powyżej masy krytycznej izotopu 235U, to wybuchnie każda bomba, zawierająca więcej materiału rozszczepialnego niż wymagane minimum. Skoro wydajność reakcji łańcuchowej zależy od masy uranu235U, możemy się spodziewać, że siła wybuchu bomby zawierającej dwukrotnie więcej tego pierwiastka niż wykorzystano w bombie „Little boy” będzie większa niż siła wybuchu wspomnianej bomby.
Odpowiedzi A, B i D były bardzo rzadko wybierane przez osoby biorące udział w badaniu (odpowiednio 3,7%, 4,8% i 5,9%). Prawdopodobnie wybierali je głównie uczniowie, którzy decydowali się na losowy wybór rozwiązania.
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
