pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi i

8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I

1/31


2/31

2

PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE

#BAB 9 DAN BAB 10

Kata Pengantar

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikannikmat kepada kita sehingga kita senantiasa diberkahi kesehatan, dan penulis bisa

menyelesaikan pembahasan soal genap bab 9 dan bab 10 buku fisika modern oleh

Kenneth Krane ini.

Dalam pembahasan ini, diuraikan tentang langkah pengerjaan dan hasil

hitung pada soal genap pada bab struktur inti, radioaktivitas, dan reaksi inti.

Harapan yang paling besar dari penyusunan modul pembahasan ini ialah, mudah-

mudahan apa yang kami susun ini dapat bermanfaat sebagai pedoman dalam

mengerjakan latihan soal fisika inti, baik untuk pribadi maupun untuk pembaca,

khususnya mahasiswa fisika yang sedang menempuh mata kuliah fisika inti.

Akhirnya, kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang

telah memberikan semangat serta fasilitas kepada kami, hingga terselesaikannya

modul pembahasan ini. Terimakasih kepada dosen pengampu mata kuliah, bapak

Drs. Bambang Supriyadi, M.Sc, yang telah memberikan ilmunya kepada kami,

mengenai mata kuliah Fisika Inti. Mudah-mudahan Allah Swt. Selalu memberikan

rahmat dan bimbinganNya kepada kita semua. Amin.

Jember, 19 Mei 2016

Penyusun


3/31

3


#BAB 9 DAN BAB 10

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. 1

KATA PENGANTAR .......................................................................................... 2

DAFTAR ISI ......................................................................................................... 3

BAB 9 STRUKTUR INTI DAN RADIOAKTIFITAS

SOAL GENAP BAB 9

9.1 Struktur Inti ...................................................................................... 4

9.2 Radioaktifitas .................................................................................. 4

PEMBAHASAN BAB 9 SOAL GENAP9.1 Struktur Inti ...................................................................................... 6

9.2

Radioaktifitas .................................................................................. 10

BAB 10 REAKSI INTI

SOAL GENAP BAB 10

10.1

Reaksi Inti. ....................................................................................... 16

PEMBAHASAN BAB 10 SOAL GENAP

10.1 Reaksi Inti ....................................................................................... 19

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 31


4/31

4


#BAB 9 DAN BAB 10

BAB 9 STRUKTUR INTI DAN RADIOAKTIVITAS

9 1

Struktur Inti

2. Timah memiliki isotop stabil yang lebih banyak dari unsure lainnya; nomor

massa isotop-isotop itu adalah: 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 122, 124.

Berikan lambang isotop yang sesuai bagi semua isotop ini.

4. Berapakah jari-jari inti (a) ; (b) ; (c) 6. Hitunglah energi ikat total inti, dan energi ikat per nukleon, bagi (a) ;

(b)

; (c)

; (d)

.

8.

Hitunglah Energi ikat total inti dari He3 dan H 3 . Terangkan perbedaan

yang ada dengan meninjau interaksi Coulomb dari proton lebih pada He3 !

10. Hitunglah energi pisah proton (lihat nomor 9) dari 4He, 12C, dan 40Ca !

12. Interaksi lemah (gaya yang menyebabkan terjadinya peluruhan beta) diduga

berasal dari partikel tukar dengan massa kurang lebih 75 GeV. Berapa

jauhkah jangkauan gaya yang ini?

9 2

Radioaktifitas

14. Suatu cuplikan bahan radioaktif tertentu meluruh dengan laju 548 cacah per

detik pada t = 0. Pada t = 48 menit, perhitungan lajunya menurun menjadi

213 cacah per detik. (a) berapakh usia paruh cuplikan tersebut? (b)

berapakah tetapan luruhnya? (c) berapakah laju cacahnya pada t = 125

menit?

16. Tritium, isotop hitfdrogen bernomor massa 3, memiliki usia paruh 12,3

tahun. Berapakah fraksi jumlah atom tritium yang tertinggal dalam suatu

cuplikan bahan setelah 50,0 tahun?

18. Andaikan kita mempunyai suatu cuplikan bahan yang mengandung inti

radioaktif (/ =8,04 ℎ) dengan aktivitas 2,00 mCi. (a) Berapa banyak pekuruhan perdetikyang terjadi dalam cuplikan itu? (b) Berapa

banyak peluruhan perdetik yang akan terjadi dalam cuplikan itu selama

empat minggu?


5/31

5


#BAB 9 DAN BAB 10

20. Sebuah detektor radiasi berbentuk piringan bundar berdiameter 3,0 cm,

diletakkan sejauh 25 cm dari suatu sumber radioaktif. Detektor itu mencatat

1250 cacahan per detik. Dengan menganggap bahwa detektor mencatat tiap

radiasi yang jatuh padanya, hitunglah aktivitas cuplikan (dalam curie).

22. Lengkapilah kelima peluruhan berikut:

a) Al Si 2727

b) Se As 7474

c) U 288

d)

e Mo93

e) Xe I 131131

24. Hitunglah energi kinetik partikel alfa yang dipancarkan dalam peluruhan

234U!

26.

Inti ℎ meluruh alfa ke suatu keadaan eksitasi , yang kemudianmeluruh ke keadaan dasarnya dengan memancarkan foton 217-ke V. Hitung

energi kinetik partikel alfa. Massa ℎ adalah 228,028726 u.28. Hitunglah energi kinetik pental proton dalam peluruhan beta neutron (a)

ketika elektron mencapai energi maksimumnya; (b) ketika neutrino

mencapai energi maksimumnya.

30. Inti meluruh ke dengan peluruhan beta positron. (a) Berapakahnilai Q bagi peluruhan ini? (b) Berapakah energy kinetik maksimum

positron?

32.

Dalam peluruhan beta dari , sebuah elektron diamati memiliki energikinetik 2,15 MeV. Berapakah energi neutrino yang menyertainya?

34. Sepotong kayu dari sebuah pohon yang baru ditebang memperlihatkan inti

Yang meluruh sebanyak 12,4 peluruhan per menit. Suatu cuplikandengan ukuran sama dari sebuah pohon yang ditebang ribuan tahun lalu

memperlihatkan 3,5 peluruhan per menit. Berapakah usia cuplikan itu?


6/31

6


#BAB 9 DAN BAB 10


9 1 Struktur Inti

2. Diketahui : Timah memiliki nomor massa

114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 122, 124.

Ditanya : Lambang isotop yang sesuai?

Jawab :

Nomor Atom (Z) Timah adalah 50. Jadi, lambang isotop yang sesuai adalah: , , , , , , ,

,

4.

(a) R = (1.2 fm) A1/3 = (1.2 fm)(197)1/3 = 7.0 fm

(b) R = (1.2 fm) A1/3 = (1.2 fm)(4)1/3 = 1.9 fm

(c) R = (1.2 fm) A1/3 = (1.2 fm)(20)1/3 = 3.3 fm

6. B = [ Nm + Zm( H) − m( A X )]c

(a) B = [126(1.008665 u) +82(1.007825 u) − 207.976652

u](931.50MeV/u)

= 1636.4MeV

B / A = (1636.4MeV) / 208

= 7.868MeV per nucleon

(b) B = [78(1.008665 u) + 55(1.007825 u) −132.905452

u](931.50MeV/u)

= 1118.5MeV

B / A = (1118.5MeV) /133

= 8.410 MeV per nucleon

(c) B = [50(1.008665 u) + 40(1.007825 u) −89.904704

u](931.50MeV/u)

= 783.9MeV

B / A = (783.9 MeV) / 90

= 8.710 MeV per nucleon


7/31

7


#BAB 9 DAN BAB 10

(d) B = [32(1.008665 u) + 27(1.007825 u) − 58.933195

u](931.50MeV/u)

= 517.3MeV

B / A = (517.3MeV) / 59

= 8.768MeV per nucleon

8. Diketahui:

mn = 1,008665 u

m ( H 1 ) = 1,007825 u

c2 = 931,5 MeV/u

Ditanya:

Energi ikat total inti dari He3 dan H

3 ? perbedaan dengan meninjau

interaksi Coulomb dari proton lebih pada He3 ?

Jawab:

He3 : 21 c X m H Zm Nm B An

MeV u MeV uuu B 718,7)/50,931(016029,3)007825,1(2)008665,1(1

H 3

: 21 c X m H Zm Nm B An

V Meu MeV uuu B /482,8)/50,931(016049,3)007825,1(1)008665,1(2

Karena A = 3 sehingga fm fm A fm R 7,13)2,1()2,1( 3131

dan energi

tolakan dari dua proton dengan jari-jari inti sebesar 1,2 fm adalah

MeV fm

nmeV

R

eU 85,07,1

.14401

4 0

2

Berdasarkan energi tolakan dua proton tersebut memiliki selisih yang sangat

sedikit dengan perbedaan dalam energi ikat yakni 8,482 MeV - 7,718 MeV

= 0,764 MeV, yang menunjukkan bahwa energi mengikat lebih kecil dari

He3 timbul terutama karena interaksi dari dua proton.


8/31

8


#BAB 9 DAN BAB 10

10. Diketahui :

S p (Energi pisah proton) = [m[1H] + m( −− – m ( c2

m(1H) = 1,007825 u

m(4He) = 4,002603 u

m(12C) = 12,000000 u

m(40Ca) = 39,96259 u

Ditanya :

Energi pisah proton dari :

a. 4He

b. 12C

c.

40Ca

Jawab :

a.

Energi pisah proton dari 4He −− = 3Hm(3H) = 3,016049 u

S p (4He) = [m(1H) + m(3H) – m(4He)]c2

= [1,007825 u + 3,016049 u – 4,002603 u](931,50 MeV/u)

= [4,023874 u – 4,002603 u] (931,50 MeV/u)

= [0,021271 u](931,50 MeV/c)

= 19,8139365 MeV

Jadi energi pisah proton dari 4He adalah 19,8139365 MeV

b. Energi pisah proton dari 12C −− = 11Bm(11B) = 11,009305 u

S p (12

C) = [m(1

H) + m(11

B) – m(12

C)]c2

= [1,007825u + 11,009305u – 12,000000u] (931,50 MeV/u)

= [12,01713 u – 12,000000 u](931,50 MeV/c)

= [0,01713 u](931,50 MeV/u)

= 15,956595 MeV

Jadi energi pisah proton dari 12C adalah 15,956595 MeV

c. Energi pisah proton dari 40Ca

−− = 39K


9/31

9


#BAB 9 DAN BAB 10

m(39K) = 38,963707 u

S p (40Ca) = [m(1H) + m(39K) – m(40Ca)]c2

= [1,007825u + 38,963707u – 39,962591u] (931,50 MeV/u)

= [39,971532 u – 39,962591 u](931,50 MeV/c)

= [0,008941 u](931,50 MeV/u)

= 8,3285415 MeV

Jadi energi pisah proton dari 12C adalah 8,3285415 MeV

12. Diket : ∆ = m = 75 GeV = 75 × 10 Ditanya : x = ...?

Jawab :

Berdasarkan Asas Ketidakpastian∆ ∆ ~ ℏ ∆ = ℏ∆ = ℏ

Untuk mencari besarnya jangkauan gaya inti adalah = ∆ = ℏ Dimana nilai, ℎ = 1240 . ℏ2 = 1240 .

ℏ = 1240 .2 . 3,14

ℏ=197,45 .

sehingga,

= ℏ = 197,45 . 75× 10 = 2 , 6 3 × 1 0−


10/31

10


#BAB 9 DAN BAB 10

9 2

Radioaktifitas

14. Diketahui : = 548 ℎ → = 0 =213 ℎ ,=48 =2880

Ditanya : (a) t1/2 = ?

(b) tetapan luruh =?

(c) = ? → = 125 = 7500 Penyelesaian :

Untuk mencari usia paruh cuplikan, terlebih dahulu mencari tetapan

luruhnya

(b) tetapan luruh; = − 213 = 548 .−. 213548 = −. 0,388=−. ln0,388=ln −. 0,946=.2880

= 0,9462880 = 3,28 . 10− (a) waktu paruh;

= ln 2

=0,693

3,28.10−

= 2112,8 (c) Laju cacah;

= − = 548 . −, .. =548.−, = 548 . 0,085 = 46,5 ℎ


11/31

11


#BAB 9 DAN BAB 10

16.

Diketahui : Tritium , dengan t1/2 = 12,3 tahunt = 50 tahun

Ditanya : Fraksi atom tritium yang tertinggal setelah 50 tahun (

) ?

Jawab :

= , =

,, x x x x =

,.. = 1,81 x 10-9 s-1

N = N0− = − = −,/ = −, /, = −, = 0,0598

Jadi, fraksi jumlah atom tritium yang tertinggal dalam cuplikan bahan

setelah 50 tahun, adalah 0,0598 bagian.

18. (a) = 2,00 3,7×10−/ = 7,40× 10− (b) = −, /⁄ = 7,40×10−−, ,⁄ = 6,62×10−

20. Kami berasumsi bahwa radiasi yang dipancarkan oleh sumber seragam di

semua arah. Demikian didistribusikan melalui sebuah jari-jari R = 25 cm

dan daerah 4πR 2, dan detektor menerima sebagian kecil dari radiasi yang

sama dengan fraksi daerah yang menempati. Jika mewakili kegiatanaktual dari sumber dan merupakan aktivitas diukur dengan detektorradius , kemudian = atau


12/31

12


#BAB 9 DAN BAB 10

= 4 =1250− 425 32

= 1,39 10−

= 1,39 10−3,7 10 = 0,375 10− = 37,5 10− = 37,5 22. a) ve Al Si 14

27

1313

27

14

b) veSe As _ 4074

3441

74

33

c)

134

224

902

4

2136

288

92 Th HeU

d) v Nbe Mo 52

93

4151

93

42

e) ve Xe I 77

131

5478

131

53

24. Diketahui :

Reaksi yang terjadi : 234U 230Th + α

m(234U) = 234,040952 u ; m(230Th) = 230,033134 u

Ditanya :

Besar Energi kinetik partikel alfa yang dipancarkan ?

Jawab :

Q = [m(234U) – m(230Th) – m(4He)] c2

= [234,040952 u - 230,033134 u – 4,002603 u](931,50 MeV/u)

= [0,005215 u](931,50 MeV)

= 4,8577725 MeV

K α = − = (4,8577725 MeV) = 4,7747336 MeV

Jadi, energi kinetik partikel alfa yang dipancarkan adalah 4,7747336 MeV

26. Diketahui : ℎ → + = 228,028726 Ditanya :

= ...?

Jawab :


13/31

13


#BAB 9 DAN BAB 10

Untuk mencari Energi kinetik partikel alfa kita perlu mencari energi ikat

terlebih dahulu ;

=

= 228,028726 224,020445 4,002603 931,5 = 5,303 Sehingga besar Energi Kinetik partikel alfa adalah :

= − = − 5,303 = 5,210 28. Diketahui : elektron mencapai energi maksimumnya

Neutrino mencapai energi maksimumnya

Ditanya : Hitung energi kinetik pental proton ?

Penyelesaian :

Elektron mencapai energi maksimumnya

Energi kinetik pental proton adalah → − ̅

= [

]

= ℎ = ℎ = ℎ [ ( ) ]

ℎ Neutrino mencapai energi maksimumnya

Energi kinetik pental proton adalah.

→ + = [ ( ) 2 ] = ℎ = ℎ [ ( ) 2 ]


14/31

14


#BAB 9 DAN BAB 10

30. Diketahui : + + vmassa neutrino dapat diabaikan.

Ditanya : a) Q?

b) Ek maksimum positron?

Jawab :

a) Pada peluruhan beta positron,

Q = [m [ ] - m [ ] – 2 me] c2 = [m [ ] - m [ ] – 2 me] c2 = [15,003065 u – 15,000109 u – (2 x 5,485803 x 10-4 u)]

(931,5 MeV/u)

= 1,732 MeV

Jadi, nilai Q bagi peluruhan ini adalah 1,732 MeV

b) Q = K N + K e + K v. Energi Kinetik sangat kecil, sehingga dapatdiabaikan. Elektron memiliki energy kinetic maksimum ketika energy

neutrino sama dengan nol. Maka,

= Q = 1,732 MeV

32. Untuk 24 Na → 24Mg + e− +ν ,

Q = [m(24 Na) − m(24Mg)]c2 = [23.990963 u − 23.985042 u](931.50

MeV/u)

= 5.515MeV

Dengan: Q = K Mg + K e + E ν, dan mengabaikan K Mg, kita

dapatkan:

E v = Q - K e

= 5,515MeV - 2,15MeV

= 3.37 MeV

34. Aktivitas meluruh adalah = − 3,5 ℎ = 12,4 ℎ −

3,5 ℎ = 12,4 ℎ −


15/31

15


#BAB 9 DAN BAB 10

3,5 ℎ = 12,4 ℎ l n −

3,5ℎ

/12,4ℎ

= ln

1,26 = 1 = 1,260,6935730 ℎ = 1,04 10ℎ


16/31

16


#BAB 9 DAN BAB 10

BAB 10 REAKSI INTI

10 1 Reaksi Inti

2. Untuk tiap reaksi berikut, berikan inti gabungannya dan tiga modus

peluruhan berbeda dari inti gabung itu:

a) In115

b) Ge H

743

c) BiC 20912

d) Al 27

4.

(a) Daftarkan empat reaksi berbeda, dalam mana partikel-partikel ringan

ditembakkan pada suatu sasaran stabil, yang menghasilkan pembentukan

inti gabung 14 N*. (b) Daftarkan empat cara berbeda [tidak mengandung

keempat reaksi dari bagian (a)] yang memungkinkan inti gabung meluruh.

6. Seberkas partikel alfa ditembakan pada sebuah sasaran , yangmenghasilkan reaksi:

α +

+ n. Anggaplah penampang reaksi bagi suatu energi

alfa tertentu adalah 1,25 b. Sasarannya berbentuk lembaran setebal 2,5 µA,

sedangkan berkas alfa berbentuk penampang lingkaran berdiameter 0,50 cm

dan setara dengan arus elektrik 7,5 µA. Hitunglah laju pemancaran neutron

dari reaksi ini.

8. Perlihatkan bahwa persamaan (10.4) adalah fungsi pemecahan bagi

persamaan (10.3)!

10. Isotop radioaktif

(

/ = 3,41 jam) dihasilkan oleh reaksi partikel alfa

pada . Sbuah sasaran kobalt setebal 2,5 m ditempatkan dalam suatu berkas partikel alfa 12,0 A; berkasnya meliput secara merata sebagian permukaan sasaran berukuran 1,5 kali 1,5 cm. Untuk energy partikel alfa

tetentu yang digunakan, penampang reaksinya adalah 0,640 b. (a) Dengan

laju berapakah isotop dihasilkan? (b) Berapakah aktivitas setelahdisinari selama 2,0 jam? (c) Jika penyinaran berhenti setelah 2,0 jam,

berapakah aktivitasnya 3,0 jam kemudian?


17/31

17


#BAB 9 DAN BAB 10

12. Secuplik lukisan cat disinari dengan berkas neutron yang memiliki fluks

3,0× 10 neutron/cm2 /s selama 2,5 menit. Pada akhir penyinaran didapati bahwa aktivitas cuplikan mengandung 105 peluruhan/s dari

(/ =5,8menit), dan 12 peluruhan/s dari (/ = 5,27 tahun). Hitunglah jumlah gram titanium dan kobal dalam cuplikan semula. Gunakan data

berikut kobal adalah murni dengan penampang lintang 19 b; titaniumadalah 5,25 persen , penampang lintangnya 0,14 b.

14. Anggaplah penampang total bagi neutron yang dijatuhkan pada tembaga

adalah 5,0 b. Berapa bagiankah intensitas neutron yang hilang setelah

melintasi tembaga setebal (a) 1,0 mm, (b) 1,0 cm, (c) 1,0 m?

16.

Carilah Nilai Q reaksi-reaksi berikut:

a) He H n Li 436

b)

n H 22

c) n Bed Li

87

18. (a) Berapakah nilai Q dari reaksi p + 4He 2H + 3He? (b) Berapak energi

ambang bagi reaksi penembakan proton pada 4He dalam keadaan diam? (c)

Berapakah energi ambangnya jika

4

He yang ditembakkan pada proton dalamkeadaan diam?

20. Inti menangkap sebuah neutron thermal (K = 0,025 eV), yang,menghasilkan dalam suatu keadaan eksitasi ; keadaan eksitasi dari

itu kemudian meluruh ke keadaan dasar dengan memancarkan sebuahfoton. Hitunglah energi foton tersebut.

22. Berapa banyak energi yang diperlukan (dalam bentuk foton sinar gamma)

untuk membelah7

Li menjadi3

H +4

He? Reaksi ini dikenal dengan namafotodisintegrasi (photodisintegration).

24. Hitunglah energI yang dilepaskan dalam fisi 1,00 kg uranium yang telah

dilimpahi dengan isotop hingga 3 persen.26.

Sebuah neutron dengan energi kinetik K menumbuk langsung (head-on)

sebuah inti dalam moderator sebuah reaktor.a. Turunkan suatu pernyataan bagi kehilangan energi neutron dalam

tumbukan itu


18/31

18


#BAB 9 DAN BAB 10

b. Untuk neutron 3 MeV, berapa banyak energi yang hilang

c. Berapa banyak tumbukan yang dilakukan sebuah neutron 3 MeV

sebelum energinya berkurang menjadi 0,03 eV (energi thermal).

28.

Perlihatkan bahwa reaksi fusi-D-T membebaskan energi 17,6 MeV!

30. Andaikanlah kita mempunyai 100,0 cm3 air, yang mengandung 0,015 persen

D2O. (a) Hitunglah energi yang dapat diperoleh jika semua deuterium

terpakai dalam reaksi H H H 322

. (b) Sebagai pilihan lain, hitunglah

energi yang dibebaskan dalam reaksi D-T, jika dua pertiga deuterium

berfusi membentuk H 3 , yang kemudian bergabung dengan sepertiga

deuterium yang sisa.

32. Hitunglah energi yang dibebaskan apabila tiga partikel alfa bergabung

membentuk .


19/31

19


#BAB 9 DAN BAB 10


10 1 Reaksi Inti

2. a) Sb In 11951115

, Modus Peluruhannya:

pnSn 11750

pnSn 211650

pnSn 311550

b) SeGe He 773474

32

3

2 , Modus Peluruhannya:

pnSe

76

34

pnSe 27534

pnSe 37434

c) Ac BiC 22189209

83

12


pn Ra 21988

pn Ra 221888

pn Ra 3217

88

d) Si Al 281427


nSi 27

14

nSi 226

14

nSi 325

14

4.

a)

N B 14

7

10

5

4

2

N B 14710

5

4

2

N C p 14713

6

1

1

N C p 14713

6

1

1

b) pC N 13614

7

d C N 13614

7

p Be N 3114147


20/31

20


#BAB 9 DAN BAB 10

p He Li N 2428

3

14

7

6.

Diket : ρ Cu = 8,96 g/cm3

σ = 1,25 b = 1,25 x 10-24

t (tebal) = 2,5 µA = 2,5 x 10-4 cm

d (diameter) = 0,50 cm

Arus = 7,5 µA = 7,5 . 10-6 A

Ditanya : I = ...?

Jawab :

Mencari volume penampang yang sasaran yang ditembaki partikel : = = = 3,14 . 0,25 2,5 . 10− = 0,490625 . 10− Mencari massa Cu =

=8,96 .0,490625 .10− = 4,4 . 10− Menentukan banyak atom

= / . = , . / 6,02. 10 / = 4,2 . 10

Menentukan Intensitas Berkas datang :

= = , . , = 2,34 10 /

Menghitung besar laju pemancaran neutron :

=


21/31

21


#BAB 9 DAN BAB 10

= , /, /, . , .,

=,

, 10

= 6,26 10 / 8. Diketahui : Pers 10.4 = ( 1 −)

Pers 10.3 =

Ditanya : Buktikan persamaan 10.4 merupakan pemecahan bagi

persamaan 10.3 ?

Penyelesaian:

= =

∫

= ∫

, = = → = 1 ∫ 1 .

−

= ∫

∫− = ∫ N = 0, maka x = R

N = R, maka x = R – λN

∫ ln =

−


22/31

22


#BAB 9 DAN BAB 10

ln l n =

ln

=

= − = − − = → ( 1 −) = → ( 1 −) = Maka

= ( 1

−

). Terbukti!

10.

Diketahui : Isotop , dengan t1/2 = 3,41 jam + 2n + d = 2,5 m.A = 1,5 cm x 1,5 cm = 0, 640 b

Ditanya : a) R? b) ɑ setelah disinari selama 2 jam ?c) Jika penyinaran berhenti 2 jam, maka ɑ 3 jam

kemudian?

Jawab :

a) Volume sasaran = 1,5 cm x 1,5 cm x 2,5 x 10-4 cm = 5,625 cm3

cobalt = 8,9 gram/cm3. Maka:m =

x V = 8,9 gram/cm3 x 5,625 cm3

= 50,0625 x 10-4 gram

m 1 mol = 59 gram/mol. Maka, terdapat:n =

= , x − gr gr/o= 8,49 x 10-5 mol

Jumlah atom dalam bahan sasaran:

N = n x Na = 8,49 x 10-5 mol x 6,02 x 1023

partikel/mol


23/31

23


#BAB 9 DAN BAB 10

= 51,11 x 1018 partikel

Arus datang = 12 x 10-6 A = 12 x 10-6 C/s.

Muatan

= 2 x 1,6 x 10-19 C = 3,2 x 10-19 C.

Maka, Intensitas berkas datang:

I0 = x /, x − C

= 3,75 x 1013 partikel/s

Laju isotop dihasilkan:R =

=

, / /, x pr/s,

= 54,25 x 107 partikel/s.

Jadi, isotop dihasilkan dengan laju 54,25 x 107 partikel/s. b)

ɑ = R(1-e-t)= 54,25 x 107 partikel/s(1 - −, /, )= 54,25 x 107 partikel/s x 0,33


= 4,84 x 10-3 Ci

= 4,84 mCi

Jadi, aktivitas setelah disinari selama 2 jam adalah 4,84 mCic)

Untuk peluruhan tanpa penyinaran, digunakan rumus:ɑ = ɑ e-t= (17,9 x 107 partikel/s)(

−, /, )

= 17,9 x 107 partikel/s x 0,54


= 2,63 x 10-3 Ci

= 2,63 mCi

Jadi, setelah penyinaran 2 jam kemudian berhenti, aktivitas tiga jam kemudian adalah 2,63 mCi.


24/31

24


#BAB 9 DAN BAB 10

12. Titanium = ( 1 −) − = −,, , =407−

=

∅ =

,×

/

/,×

= 9,68× 10

atom dari Titanium 5.25% 50Ti, nomor atom dari titanium 9.68×1014 / 0.0525 = 1.84×1016 .

dengan N = N A m/ M,

= = ,×, /,×/ =1,47 Kobal = ( 1 −) − = −,, /[,,×] =1,92×10− = ∅ = ,×,×//× = 3,36×10atom dari

= = 3,36×1058,9 /6,022×10/ =33

14.

= = =

= ∫ = ∫

l n l n = = −

=

=8,95

6,022 10

63,5

= 8,49 10 / = 8,49 10 5 10− = 0,424 − (a) = 1,0 = 0,10 ; = − = −,, =0,958

Jadi , sebesar 4,2% bagian hilang

(b)

= 1,0 ; = − = −, =0,654


25/31

25


#BAB 9 DAN BAB 10

Jadi , sebesar 34,6% bagian hilang

(c) = 1,0 = 100 ; = − = −, = 3,85 10− Semua bagian diserap.

16. a) He H n Li 436

2436)()()()( c Hem H mnm LimQ

)/50,931)(4.002603u-3.016049u-1.008665u015123,6( u MeV uQ

MeV Q 784,4

b) n H 22

2121)()(2)()( cnm H m H m H mQ

)/50,931(u]1.008665-u)2(1.007825-u2.014102u[1.007825 u MeV Q

MeV Q 223,2

c) n Bed Li 87

2827)()()()( cnm Bem H m LimQ

)/50,931(u]1.008665-u8.005305-u2.014102u[7.016005 u MeV Q

MeV Q 032,15

18. Diketahui :

Reaksi : p + 4He 2H + 3He

Ditanya :

a. Q = ?

b. Energi ambang proton (4He diam)?

c. Energi ambang 4He (proton diam)?

Jawab :

a. p + 4He 2H + 3He

Q = [m(1H) + m(4He) – m(2H) – m(3He)]c2

= [1,007825u + 4,002603u – 2,014102u – 3,016029 u](931,50

MeV/u)

= [-0,019703 u](931,50 MeV/u)

= -18,353 MeV


26/31

26


#BAB 9 DAN BAB 10

b. Energi ambang proton kepada 4He yang diam

X = 1H dan X = 4He

K th = -Q

1

= -(-18,353MeV) 1 , , = 18,353 MeV (1 + 0,25179)

= 18,353 MeV (1,25179)

= 22,9741 MeV

c. Energi ambang 4He kepada proton yang diam

X = 4He dan X = 1H

K th = -Q1 = -(-18,353MeV) 1 , , = 18,353 MeV (1 + 3,9715)

= 18,353 MeV (4,9715)

= 91,2419 MeV

20.

Diket : Bentuk reaksi = 112,904402 = 113,903359 K n = 0,025 eV

Ditanya : =....?Jawab :

Untuk mencari Energi Konservatif

= = 112,904402 1,008665 113,903359 931,5 = 9,043

Dimana,

=

9,043 = 0,025


27/31

27


#BAB 9 DAN BAB 10

9,043 = 0,000025 9,043 = Karena K Cd nilainya sangat kecil hingga bisa diabaikan ;

9,043 = 22. Diketahui : 7Li menjadi 3H + 4He →

Ditanya : Energi yang diperlukan = ?

Penyelesaian :

Energi yang diperlukan untuk membelah 7Li menjadi 3H + 4He adalah

→ = 4, = 7, = 3

ℎ = . . = 4×1,0086653×1,0078257,016005.931,5 = 0,04213.931,5 = 39,2 Jadi, energi yang diperlukan adalah 39,2 Mev.

24. Diketahui : Fisi 1 kg Uranium, dilimpahi isotop hingga 3%. Ditanya : E?

Jawab :

x 1000 gram = 30 gram Jumlah atom

:

(, /) / = 5,9 x 1022 atomJika setiap atom pada reaksi fisi melepaskan energi sekitar 200 MeV, maka

total energi yang dilepaskan adalah:

E = (200 MeV/atom)( 5,9 x 1022 atom) = 1,2 x 1031 eV = 1,9 x 1012 J.

26.

Diketahui: Neutron Energi = k

Menumbuk inti


28/31

28


#BAB 9 DAN BAB 10

Jawab

a. Eawal =Eakhir

mnC2 + k n + mCC

2 = mn’C2 + k n’ + mC’C

2 + K c’

mnC2

+ mCC2

- mn’C2

- mC’C2

= k n’ + k c’ - K n∆= Q = k n’ + k c’ - K n∆= En + Ec – {En E′c} ∆= mnC2 + mCC2 - mn’C2 - mC’C2Energi yang hilang∆= En + Ec – {En E′c}

b.

En = 3 MeV

∆= En + Ec –

{E

n E′c}

= 3 MeV + 11178 MeV – 0

= 11181 MeV

28. → = [ ( ) ( ) ( ) ] =2,0141023,0160494,002603

1,008665931,50/

= 17,590 Terbukti bahwa reaksi fusi D-T membebaskan energi sebesar 17,590 MeVatau 17,6 MeV.

30.

Diketahui:

V = 100 cm3

0,015 persen D2O = 5,0 x 1020 reaksi

Na = 6,022 x 1023 molekul/mol

Ditanya:

a) Hitunglah energi yang dapat diperoleh jika semua deuterium terpakai

dalam reaksi H H H 322

?

b)

Hitunglah energi yang dibebaskan dalam reaksi D-T?

Jawab:

a) Menghitung jumlah molekul air


29/31

29


#BAB 9 DAN BAB 10

molekul cm gr mol gr

mol moleku N 2433

23

103,3)/1)(cm100(/18

/10022,6

Setiap molekul mencakup 2 deutron, tetapi masing-masing reaksi fusi

mengambil dua deutron, sehingga memakan semua D2O akan

menghasilkan 5.0 × 1020 reaksi fusi, masing-masing yang melepaskan

4,0 MeV. Jumlah total pelepasan energi adalah:

Joule MeV reaksi MeV reaksi E 82120

102,3102)/40)(105(

b) Jika hanya 2/3 dari deuterium berpartisipasi dalam reaksi pertama,

energi yang dilepaskan adalah 2,1 x 108 joule. Setiap reaksi

menghasilkan 3H tunggal, sehingga jumlah 3Hdihasilkan adalah

)105(3

1 20 . 3H kemudian bereaksi dengan sisa )105(

3

1 20 deutron,

dengan masing-masing reaksi melepaskan 17,6 MeV untuk

menghasilkan energi sebagai berikut:

J MeV reaksi MeV reaksi E 82120 107,4109,2)/6,17)(105(3

1

Energi yang dibebaskan dalam reaksi D-T adalah:

J J J E 888

108,6107,4101,2

32.

Diketahui : = 4,002603 = 12 Ditanya : Q = ...?

Jawab :

Untuk mencari besarnya energi ikat inti, yakni :

= × = 3 = 3 × 4,002603 12 931,5

=7,274


30/31

30


#BAB 9 DAN BAB 10

Untuk energi per nukleonnya, = , = 0,6


31/31


DAFTAR PUSTAKA

Krane, Kenneth S. 2014. Fisika Modern. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia.

pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi i

Documents