Zmiany zachodzące w jądrach pierwiastków promieniotwórczych naturalnych dzielimy na przemiany α i promieniotwórczych. Obu tym przemianom może towarzyszyć emisja promieni γ.

Przemiana α sprowadza się do emisji z badanego jądra dodatnio naładowanej cząstki, składającej się z 2 protonów i 2 neutronów. Skład cząstki α odpowiada strukturze jądra helu. Emisja cząstki α zmniejsza ładunek dodatni jądra o 2 jedn. (liczba at. Z maleje o 2) oraz jego masę o 4 jedn. (liczba masowa A maleje o 4). Wskutek przemiany α, jądro danego pierwiastka przekształca się w jądro nowego pierwiastka, który znajduje się o 2 miejsca wstecz w układzie Mendelejewa. Jądro nowego pierwiastka jest najczęściej w stanie wzbudzonym. Przejściu jądra ze stanu wzbudzonego do stanu podstawowego towarzyszy emisja krótkofalowego promieniowania elektromagnetycznego γ. Emisja promieniowanie γ nie zmienia liczby protonów i neutronów w jądrze, a tym samym nie zmienia się jego liczba masowa. Położenie pierwiastka w układzie okresowym przy emisji prom. γ nie ulega zmianie.

Schemat rozpadu α :

A

X→(

A-4

Y)*+

4

He(α)

Z

Z-2

2

(

A-4

Y)*→

A-4

Y+γ

Z-2

A-2

*-stan wzb. powst. jądra; γ jest prom. elektromagnetycznym.

Schemat rozpadu β:

W zależności czy dane jądro ma nadmiar protonów czy neutronów, wykazuje ono tendencję do przemiany jednej postaci nukleonu w drugą: p→n+e⁺+ν_e n→p+e^--+ν_e

tzn. proton przechodzi w neutron równoczesną emisją pozytonu e⁺(β⁺) lub neutron przechodzi w proton z emisją negatonu e^- (β^-).

A

X→(

A

Y)*+e^++(β^+)

Z

Z-1

(

A

Y)*→

A

Y+ γ

Z-1

Z-1

A

X→(

A

Y)*+e^-+(β^-)

Z

Z+1

(

A

Y)*→

A

Y+ γ

Z+1

Z+1

W wyniku rozpadu β⁺ i β^-. liczba masowa jądra macierzystego nie zmienia się. Liczba masowa pierwiastka wzrasta o 1 przy emisji cząski β^-, czyli pierwiastek jest przesunięty w ukł. okresowym o 1 miejsce w prawo.

Zmiana położeń w ukł. okr. po emisji cząstek α lub β nosi nazwę zasady przesunięć Soddy'ego-Fajansa.

Promieniowanie γ jest prom. elektromagnetycznym emitowanym przez wzbudzone jądra atomów powstałych w wyniku przemiany promieniotwórczej. Nie występuje nigdy samodzielnie, lecz może towarzyszyć emisji prom. α lub β. Przechodząc przez materię wywołuje jonizację pośrednią, czyli przekazywanie energii elektronom, które dzięki temu mogą wywołać jonizację ośrodka.

Prawo rozpadu promieniotwórczego-jest to zjawisko przypadkowe, tzn. nie można przewidzieć ani momentu rozpadu ani określić, które jądra atomowe ulegną rozpadowi. Można jednak określić prawdopodobieństwo rozpadu w danym czasie. Z teorii rozpadów promieniotwórczych wynika, że liczba dN atomów rozpadających się w czasie dt jest proporcjonalna do ogólnej liczby N promieniotwórczych jąder. -dN ∞ N dt, Wynika stąd, że N=N_oe^-λt

gdzie: N-liczba jąder, które jeszcze nie uległy rozpadowi

No-początkowa liczba jąder w chwili t=0, λ-stała rozpadu.

Czas połowicznego rozpadu-to czas w którym połowa początkowej liczby jąder ulegnie rozpadowi.

N=No/2=N_oe^-λT ln2=λT T=0,693/λ

Aktywność(A)-liczba rozpadów w jedn. czasu dla pewnej ilości subst. promieniotw. A=λNo e^-λt [A/Bq]-bekerel

Dawka ekspozycyjna(pochłonięta)[X]-określa ładunek elektryczny jednego znaku powst. w jedn. masy powietrza: X=ΔQ/Δm gdzie:

ΔQ-bezwzgl. wartość sumy ładunków jonów jednego znaku

Δm-masa elementu obj. w której powstaje ładunek.

Dawka pochłonięta-jest miarą pochłaniania promieniowania przez różne materiały i oznacza wielkość energii przekazaną przez promieniowanie jednostce masy ośrodka: D=ΔE/Δm

ΔE-średnia energia pochłoniętego promieniowania

Δm-masa elementu obj. ciała pochłaniającego

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią: Procesy towarzyszące przechodzeniu promieniowania przez materię zależą w pierwszym rzędzie od rodzaju tego promieniowania. Cząstki obojętne, słabo oddziałują z materią a cząstki naładowane i promieniowanie elektromagn. oddziałują z elektrnowąpowłoką atomów. Promienie γ mogą oddziaływać zarówno z elektronami jak i z jądrami, a także z polem elektrycznym elektronów i jąder. Oddziaływanie to może prowadzić do całkowitej absorpcji lub też do rozpraszania promieniowania γ. W absorpcji promieni γ decydujące znaczenie mają:1.Zjawisko fotoelektryczne, 2.Zjawisko Comptona, 3. Zjawisko tworzenia par elektr.

Wilgotność względna pow.-stosunek masy pary wodnej m₁ zaw. w pewnej obj. pow. do tej masy pary wodnej m₂, którą miałaby para wodna nasycona w tej objętości pow., w danej temp. W=m₁/m₂ W=p₁/p_2*100%

gdzie: p₁-przność pary wodnej zaw. w pow. w pewnej temp. p₂-prężność pary wodnej nasyconej w tej temp.

Gaz rzeczywisty oznacza każdą substancję w stanie gazowym. W warunkach niskiego ciśnienia i małej gęstości (duże odległości międzycząsteczkowe) oraz dostatecznie wysokiej temperatury (znacznie powyżej punktu krytycznego) gaz rzeczywisty zachowuje się podobnie do gazu doskonałego.

Gaz doskonały - zwany gazem idealnym jest to gaz spełniający następujące warunki:

1. brak oddziaływań międzycząsteczkowych w gazie, z wyjątkiem odpychania w momencie zderzeń cząsteczek;

2. objętość cząsteczek jest znikoma w stosunku do obj. gazu;

3. zderzenia cząsteczek są doskonale sprężyste;

Gaz taki w mechanice klasycznej opisuje równanie Clapeyrona (równanie stanu gazu doskonałego), przedstawiające zależność między ciśnieniem gazu (P), jego objętością (V), temperaturą (T) i licznością (n) wyrażoną w molach: PV = nRT   gdzie  R jest stałą gazową.

I zas. termodyn. ΔU=W+Q ΔU-zmiana.en.wewn.

Mówi ona o tym, że zmiana energii wewn. układu równa jest dostarczonemu do układu ciepłu i pracy wykonanej nad ukł. przez siły zewn. Teoria ta dowodzi równoważności ciepła i pracy mech. przez pokazanie możliwości całkowitej zamiany pracy na ciepło.

II-Zasada termodynamiki- mówi, że w układzie zamkniętym w procesach odwracalnych ciepło (niebędące funkcją stanu) ma czynnik całkujący w postaci odwrotności temperatury co prowadzi do pojęcia entropii jako funkcji stanu. Zatem poprawne sformułowanie II zasady termodynamiki jest następujące: "W dowolnym procesie (odwracalnym lub nieodwracalnym) w układzie zamkniętym zmiana entropii dS jest większa lub równa od dQ/T" lub jeszcze prościej: "W układzie zamkniętym w dowolnym procesie entropia rośnie".

Matematyczny zapis tego faktu to następujące sformułowanie zmiana entropii ΔS w dowolnym procesie odwracalnym jest równa całce z przekazu ciepła
podzielonego przez temperaturę T. W procesie nieodwracalnym natomiast zmiana entropii jest większa od tej całki. Forma całkowa II zasady termodynamiki wygląda następująco:

Różnica ta jest miarą nieodwracalności procesu i jest związana z rozpraszaniem energii. Oznaczenie
użyte do zapisu przyrostu ciepła ma na celu odróżnienie tego przyrostu od różniczki, ponieważ przyrost ciepła nie jest różniczką żadnej funkcji. Gdyby był różniczką, ciepło byłoby funkcją stanu.

Inne, równoważne sformułowanie drugiej zasady termodynamiki wiąże się z silnikiem cieplnym, czyli urządzeniem zamieniającym ciepło na pracę. Zgodnie z tym sformułowaniem spontaniczny przekaz ciepła może się dokonywać tylko od ciała cieplejszego do zimniejszego. Idealny silnik pracujący w cyklu przemian odwracalnych ma sprawność η ograniczoną różnicą temperatur ciał, pomiędzy którymi przekazywane jest ciepło

gdzie ciepło jest przekazywane od ciała o temperaturze T₁ do ciała o temperaturze T₂.

Wzór barometryczny Laplace'a wyrażajšcy zależność ciśnienia gazu od wysokości

Równanie van der Waalsa jest równaniem stanu gazu wiążące parametry stanu gazu ( ciśnienie p, objętość V i temperaturę T).Najczęściej podawane jest dla objętości molowej gazu (dla 1 mola gazu, V = V_m):

(p+	a	)(Vm-b)=RT
			V^2m

Gdzie: a - stała charakterystyczna dla danego gazu, uwzględniająca oddziaływanie między cząsteczkami gazu

b - stała charakterystyczna dla danego gazu, uwzględniająca skończone rozmiary cząsteczek

p - ciśnienie, V_m = V/n - objętość molowa, gdzie:

V - objętość n - liczność (ilość gazu) w molach

T - temperatura, R - uniwersalna stała gazowa

Parametry a i b zgodnie z teorią powinny być związane z parametrami punktu krytycznego gazu, zwanymi też stałymi krytycznymi, które mogą być też w zastosowaniach praktycznych traktowane jako parametry dopasowania:

  oraz  

(p+n^2	a	)(V-nb)=nRT
			V^2

gdzie:T_c - Temperatura krytyczna, p_c - ciśnienie krytyczne
Dla dowolnej ilości moli gazu n w objętości V równanie van der Waalsa przybiera postać:

Wzór Boltzmana dla gazu doskonałego

Ẽ=3/2kT Ẽ-średnia en. kinetyczna cząsteczek danego układu, przeliczona na jedną cząst. tego ukł.

k-stała Boltzmana k=R/N

R-stała gazowa, N-l.Avogadra, T-temp. w kelwinach

Ilość ciepła-to ilość energii przekazana za pośrednictwem ciepła w wyniku różnicy temp. Przez ilość ciepła lub ciepło -rozumiemy tę część energii wewn. która jest przekazywana między dwoma ciałami lub miejscami tego samego ciała, między którymi istnieje różnica temp. Przekazywana jest w ten sposób energia kinetyczna.

Ciepło właściwe-to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1kg ciała o 1kelwin.

Temperatura-określa stan chaotycznego ruchu cząsteczek danego ciała, a dokładnie określa energię kinetyczną związaną z chaotycznym ruchem cząsteczek. Jest wielkością, która jest wprost proporcjonalna do wartości energii cząsteczek.

Energia wewn-suma wszystkich rodz. energii zaw. w ukł.

Entropia-jest termod.f.stanu tzn. że wartość entropii zależy tylko od parametrów stanu w stanie początkowym i końcowym, a nie zależy od wartości parametrów w stanach pośrednich, w których układ się znajdował w czasie przemiany. Podczas przemian odwracalnych za chodzących w układach izolowanych entropia się nie zmienia.

Subst. pow. czynne-to takie dla których siły oddziaływania z cząsteczkami rozpuszczalnika są znacznie mniejsze od sił spójności rozpuszcz. Subst. te zmniejszają energię powierzchniową cieczy. Energia wewnętrzna część energii układu zależna tylko od jego stanu wewnętrznego, stanowi ona sumę energii oddziaływań międzycząsteczk. i wewnątrzcząsteczk. układu oraz energii ruchu cieplnego cząsteczek.

Praca (W)=zmiana energii powierzchniowej cieczy i jest proporcjonalna do przyrostu powierzchni swobodnej(Δa).

W=(ΔE) ∞(Δa) (ΔE)=δ(Δa) δ=(ΔE)/(Δa)=W/ (Δa)

δ-współczynnik nap. powierzchniowego=stosunkowi pracy W jaką należy wykonać aby zwiększyć pow. swobodną do przyrostu tej powierzchni. Zależy od rodz. cieczy i temp.

Siła nap. pow. jest proporcjonalna do długości brzegu powierzchni swobodnej l i zależy od współczynnika napięcia pow.

Zjawiska pow. w cieczach-związane z właściwościami powierzchniowymi cieczy można rozpatrywać w ujęciu molekularnum δ= W/ (Δa), biorąc pod uwagę energię powierzchniową lub posługując się modelem mechanicznym F=δl δ=F/l i siłą napięcia powierzchniowego. W obu sposobach opisu zjawisk powierzchniowych posługujemy się tą samą wielkością fizyczną charakteryzującą właściwości powierzchniowe na granicy faz-δ

Zjawisko włoskowatości (tworzenie menisków)-jeżeli ciecz umieścić w naczyniu połączonym, którego część ma przekroje włoskowate, czyli o śr. d<1mm, to poziom cieczy w przewodzie włoskowatym jest inny niż w ramieniu szerokim. Pow. swobodna cieczy zwilżającej tworzy względem danego naczynia menisk wklęsły w przewodzie włoskowatym i poziom cieczy znajduje się powyżej poziomu cieczy w naczyniu szerokim, natomiast poziom cieczy niezwilżającej ustala się poniżej(menisk wypukły) ustala się poniżej poziomu cieczy w nacz. szer.

Ciśnienie pod pow. zakrzywioną-O równowadze cieczy w naczyniach połączonych decyduje ciśnienie. Powierzchnię swobodną w naczyniu szerokim można traktować jako płaszczyznę poziomą,a powierzchnię przy menisku wklęsłym lub wypukłym jako czaszę o prom. R. Jeżeli ciśnienie pod powierzchnią płaską oznaczymy przez p₀ to ciśnienie p₁ pod pow. wklęsłą jest mniejsze, a ciśnienie p₂ pod pow. wypukłą jest większe od ciśnienia p₀: p₁<p₀<p₂

Nadwyżkę ciśnienia pod powierzchnią wypukłą tłumaczy się działaniem sił napięcia pow. dF=δdl

Ciśnienie wywierane przez siły napięcia powierzchniowego otrzymuje się przez podzielenie siły F przez pole tej części płaszczyzny, która jest ograniczona obwodem półkuli, czyli przez pole koła S, równe Πr², stąd:

p=	F	=	2Πrδ	=	2δ
			S			Πr^2		R

Ciśnienie to jest skierowane pionowo w dół przy menisku wypukłym i dodaje się do ciśnienia p₀, stąd p₂=p₀+p,

czyli p₁>p₀. Przy menisku wklęsłym ciśnienie p jest skierowane pionowo w górę i dlatego p₁=p₀-p, czyli p₁<p₀

Ciecz zwilżająca w przewodach włoskowatych podnosi się na taką wysokość ponad poziom cieczy w połączonym przewodzie szerokim, aby niedobór ciśnienia pod powierzchnią wklęsłą wyrównać ciśnieniem hydrostatycznym p_h, czyli p_h=p

Ztego równania można wyliczyć współczynnik napięcia pow. ph=hρg gdzie: ρ-gęstość cieczy, g-przespieszenie ziem.

hρg=2δ/r δ= hρgr/2

---