- •Физика в строительном деле ЗадачиВопросыПрактикум
- •Часть 1. Качественные вопросы. Задачи……………………………………………………..5
- •Часть 2. Практикум. Введение……………………………………………………………... 63
- •Часть 1. Качественные вопросы. Задачи.
- •I. Строительная теплофизика, теплотехника
- •Информация 1. Биографические сведения
- •Основные формулы [1]
- •Образцы решения задач
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
- •II. Влажность. Конденсация
- •Основные формулы [1]
- •Образцы решения задач
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
- •III. Звук. Архитектурно-строительная акустика
- •Основные формулы [1]
- •Образцы решения задач
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
- •IV. Свет. Строительная светотехника
- •Основные формулы [1]
- •Образцы решения задач
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
- •V. Радиоактивность и строительное дело
- •Основные формулы [1]
- •Образцы решения задач
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
- •VI. Электромагнитное излучение и строительное дело
- •Основные формулы [1]
- •Образцы решения задач
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
- •Часть 2. Практикум.
- •Указание по технике безопасности
- •Работа 1 исследование температурного поля наружной стены методом электрического моделирования
- •1.1. Теоретическое введение [1]
- •1.2. Описание экспериментальной установки
- •1.3. Порядок проведения эксперимента
- •1.4. Обработка экспериментальных данных
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •2.2. Описание экспериментальной установки
- •2.3. Проведение экперимента
- •Форма 2
- •2.4. Обработка экспериментальных результатов
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Работа 3
- •3.1. Теоретическое введение [1]
- •3.2. Описание экспериментальной установки
- •3.3. Проведение эксперимента
- •3.4. Обработка экспериментальных результатов
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Работа 4 определение коэффициента теплопроводности строительных материалов методом цилиндрического зонда
- •4.1. Теоретическое введение [1]
- •4.2. Описание экспериментальной установки
- •4.3. Проведение эксперимента
- •Форма 4
- •4.4. Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Работа 5
- •5.2. Схема экспериментальной
- •5.3. Проведение эксперимента
- •5.4. Обработка экспериментальных данных
- •Контрольные вопросы
- •6.2. Описание экспериментальной установки
- •6.3. Проведение эксперимента
- •6.4. Обработка экспериментальных данных
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Приложения
- •I. Строительная теплофизика, теплотехника
- •II. Влажность. Конденсация.
Основные формулы [1]
Закон радиоактивного распада:
.Активность:
;
;
.Постоянная радиоактивного распада:
.Поглощенная доза:
.
Образцы решения задач
1. Исследование
пробы материала на радиоактивность
показало, что удельная активность по
нуклиду
равна
.
Посчитайте массу тория в 1 кг пробы.
Период полураспада
.
Дано: Решение:

,
,N
- число атомов
![]()
,
пробы в момент измерения
его активности.
.
,
,
Найти: m-?

![]()
![]()
2. Зимним днем 1970 г.
английский рабочий Раймонд Суит, занятый
на торфоразработках, в одной из дренажных
канав на большой глубине под торфом
обнаружил доску. Так была открыта самая
древняя дорога через болото – дорога
Суита. Радиоуглеродный анализ показал,
что концентрация радиоуглерода
в углероде, полученном из досок, равна
7,4 распадам в минуту на один грамм
углерода. Концентрация
в живых растениях соответствует 15,3
распадам в минуту. Исходя из этих данных,
оцените, сколько лет назад была построена
«дорога Суита». Период полураспада
радиоуглерода
[3].
Д
ано:
Решение:
,
,
,
,
.
![]()
.
Найти:
![]()
Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
1. Назовите возможные виды радиоактивных излучений как можно полнее. В чем состоит физическая причина опасности радиоактивных излучений?
2. Опасны ли радиоактивные излучения для строительных материалов – бетона, дерева, стекла, кирпича? В чем состоит физическая причина опасности?
3. Поясните области применения единиц доз облучения: Грэй, Зиверт. Что общего при их введении и что индивидуального?
4. Поясните области применения в строительстве материалов, содержащих радиоактивные нуклиды в зависимости от удельной эффективной активности.
5. Что такое радон? Какие проблемы в строительстве связаны с радоном?
6. Что такое эксхаляция радона?
7. Исследование пробы строительного материала (щебеночный камень) показало, что в ней присутствуют нуклиды 214Pb, 210Pb и 206Pb. Будут ли обнаружены в пробе и другие радионуклиды? Если да, то какие именно? (приложение, рис. 3).
8.
Перед раскрытием нового проектируемого
карьера был проведен анализ его горных
пород (гранитного камня) на содержание
радионуклидов 226Ra
и 232Th
. Исследование показало, что горная
порода содержит радионуклиды, удельная
эффективная активность которых 400
.
Периоды полураспада
,
.
Будет ли раскрыт карьер в промышленное
использование? Ваш ответ аргументируйте
словесно и числами.
9. Исследование пробы строительного материала на радиоактивность показало, что в ней присутствуют по отдельности нуклиды:
|
Элемент |
|
|
|
|
|
|
|
Период полураспада
|
|
|
|
|
|
|
Будут ли обнаружены в ней другие радиоактивные нуклиды?
10.
Какой нуклид образуется из
-активного
препарата
в результате четырех
-распадов
и двух
-распадов?
11. Назовите первичные по происхождению радионуклиды, образующие радиоактивные семейства.
12.
Вследствие радиоактивного распада
нуклид
превращается в нуклид
.
Сколько
-
и
-превращений
он при этом испытал? (приложение, рис.
3).
Задачи
5.1.
Начальная удельная активность нуклида
в образце оказалась равной
;
;
;
.
Через какое время она снизится до
регламентируемой нормы
?
Период полураспада
.
5.2.
Начальная удельная активность некоторого
материала по нуклиду
оказалась равной
;
;
.
Через какое время она снизится до
регламентируемой нормы
?
Период полураспада
лет.
5.3.
Начальная удельная активность горной
породы по нуклиду
оказалась равной![]()
.
Через сколько лет можно будет использовать
этот материал в строительстве, если
регламентированная норма по нуклиду
–
.
Период полураспада
.
5.4. Значения удельных активностей некоторых материалов, используемых в строительстве, приведены в таблице.
|
Гранит (Россия) |
Зольная пыль (Германия) |
Глиноземы ( Швеция) |
Фосфогипс (Германия) |
Кальций-силикатный шлак (США) |
Отходы урановых предприятий |
|
|
|
|
|
|
|
Считая, что их
активность обусловлена главным образом
по отдельности нуклидами либо
,
либо
,
определите время, спустя которое их
можно будет использовать после начального
получения. Регламентированная норма
по
-
,
период полураспада
.
Регламентированная норма по
-
,
период полураспада
лет.
5.5.
В воздухе помещения обнаружены нуклиды
с периодом полураспада
и
с периодом полураспада
сек.
Вычислите, какая доля нуклидов распадается
за сутки. Чему равна активность в
помещении через сутки, если в начальный
момент равновесная объемная активность
в воздухе была равна
.
Регламентированная норма
.
Примечание: учесть, что естественная
концентрация нуклида
приблизительно в 20 раз больше, чем
.
5.6.
Тело среднего человека массой 70 кг
содержит примерно 140 г калия, 0,01 %
которого радиоактивна. Посчитайте
активность радионуклида
и дозу внутреннего облучения за сутки.
Период полураспада радиоактивного
калия
.
Энергия
-частицы
равна![]()
5.7. За 4 суток активность радионуклида уменьшилась в 54,5 раза. Чему будет равен период полураспада?
5.8.
При распаде крупинки радиоактивного
полония
массой
в течение 0,5 часа образовался гелий,
который при нормальных условиях занял
объем 39,5 см3.
Определите период полураспада нуклида
полония
.
5.9.
В глобальных выпадениях радиоактивных
нуклидов дольше всех присутствует
с периодом полураспада
.
Через сколько лет территория окажется
практически безопасной?
5.10.
В комнате радиоактивность, созданная
радоном
с периодом полураспада
,
оценивается значениями
;
(норма). Какую дозу облучения получит
человек за 1 час, вдыхая воздух, обогащенный
этим нуклидом? За сутки? Масса человека
70 кг. Энергия
-частицы
равна![]()
5.11.
Из ядра атома радия вылетает
-частица
со скоростью
.
При какой температуре атомы гелия
будут иметь такую же среднюю скорость
поступательного теплового движения?
5.12.
В пещере Леско вблизи Монтиньяка во
Франции сохранились рисунки, сделанные
доисторическим человеком. Там же в
пещере были обнаружены древесные угли
из когда-то горевших очагов. Допуская,
что очагами пользовались художники,
оцените возраст рисунков. Остаточная
активность радиоуглерода
в углях очага равна 2,37 распадам в минуту
на 1 грамм углерода. Активность
в живых растениях соответствует 15,3
0,1
распадам в минуту на 1 грамм углерода.
Период полураспада радиоактивного
углерода
.
Оцените неопределенность возраста
рисунков.
5.13. В
пещере Форт-Рок (штат Оригона) было
обнаружено 300 веревочных сандалий. Эта
пещера была засыпана во время извержения
вулкана. Для установления времени, когда
это произошло, использовали метод
радиоактивного датирования по
радионуклиду
,
период полураспада радиоуглерода
.
При этом методе образец, содержащий
около 30 граммов углерода, сжигают до
двуокиси углерода, который затем
восстанавливают до элементарного
углерода в виде сажи. После этого
определяют
-активность
элементарного углерода. Она оказалась
равной 5,12 распадам в минуту на 1 грамм
углерода. При сравнении с
-активностью
углерода, содержащегося в настоящее
время в живых организмах, она равна
15,3
0,1
распадам в минуту на 1 грамм углерода.
По этим приведенным данным определите,
сколько лет назад произошло извержение
вулкана.
