Post on 31-Dec-2015
description
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
1
TAJUK 1
TERMOKIMIA
1.0 Sinopsis Termokimia ialah suatu kajian tentang perubahan tenaga yang menyertai suatu
tindak balas kimia. Dalam tajuk ini, anda akan diberi pendedahan tentang jenis
tenaga dan perubahan tenaga. Anda juga akan mengkaji tentang Hukum
Pertama Termodinamik, pemuliharaan tenaga, tenaga dalam dan pemindahan
tenaga, tindak balas eksotermik dan endotermik.
1.1 Hasil Pembelajaran
1. Mengenal pasti pelbagai jenis tenaga;
2. Menyatakan perubahan tenaga;
3. Mendefinisi konsep pemuliharaan tenaga/ Hukum Pertama Termodinamik;
4. Menerangkan konsep tenaga dalam dan pemindahan tenaga;
5. Menerangkan tindak balas eksotermik dan endotermik;
6. Melaksanakan aktiviti PCK untuk mengajar tajuk kurikulum yang sesuai.
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
2
1.2 Kerangka Tajuk
Rajah 1.1 Kerangka Tajuk
1.3 ISI KANDUNGAN 1.3.1 Jenis Tenaga
Tenaga ialah sesuatu yang berkemampuan untuk membuat kerja atau memberi
haba. Ia memainkan peranan yang penting dalam kehidupan harian kita. Tenaga
digunakan dalam semua bidang seperti menggerakkan jentera, menyalakan
lampu elektik, memasak makanan, menggerakkan kenderaan dan sebagainya.
Tenaga wujud dalam berbagai bentuk seperti yang berikut:
• Tenaga kimia
• Tenaga kintetik
• Tenaga keupayaan
• Tenaga haba
• Tenaga elektrik
Termokimia
Sifat Tenaga
Perubahan
Tenaga
Hukum Pertama Termodinamik
Pemuliharaan
Tenaga
Tenaga Dalam dan Pemindahan
Tenaga
Tindak balas eksotermik dan
endotermik
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
3
• Tenaga cahaya
• Tenaga bunyi
• Tenaga nuklear
1.3.2 Sifat Tenaga
Tenaga wujud dalam dua bentuk asas iaitu tenaga keupayaan dan tenaga
kinetik. Sistem kimia mengandungi kedua-dua tenaga keupayaan dan tenaga
kinetik. Tenaga keupayaan ialah tenaga yang disebabkan oleh kedudukan
sesuatu objek. Tenaga keupayaan sesuatu bahan bergantung kepada
komposisinya, jenis atom dalam bahan, bilangan dan jenis ikatan yang
menggabungkan atom dan cara penyusunan atomnya. Sebagai contoh, air
tersimpan dalam empangan mempunyai tenaga keupayaan graviti kerana
berada tinggi dari paras. Sekiranya pintu empangan dibuka, air akan turun
dipengaruhi oleh graviti dan membuat kerja memutarkan janakuasa bagi
menghasilkan tenaga elektrik. Setiap molekul air juga mempunyai tenaga
keupayaan kimia yang disebabkan oleh daya tarikan dan penolakan elektrostatik
dalam setiap atom dan di antara atom.
Tenaga kinetik adalah tenaga yang disebabkan oleh gerakan sesuatu objek.
Tenaga kinetik sesuatu bahan dikait rapat dengan gerak rawak dan tetap atom
atau molekulnya dan berkadar dengan suhunya. Sebagai contoh, apabila air
dari empangan dibiarkan terjun, tenaga keupayaannya bertukar kepada tenaga
kinetic akibat dari pergerakan air tersebut. Di samping itu, molekul air
mempunyai tenaga terma disebabkan oleh putaran, getaran dan gerak rawak
molekul.
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
4
Layari Internet (1 jam)
Layari internet untuk mengumpulkan maklumat tentang pelbagai
sumber tenaga di Malaysia. Kategorikan sumber tenaga itu
sebagai tenaga yang boleh diperbaharui atau tenaga yang tidak
boleh diperbaharui
1.3.3 Perubahan tenaga Semua bentuk tenaga adalah saling bertukaran antara satu sama lain. Rajah 1.2
berikut menunjukkan beberapa contoh perubahan bentuk tenaga.
Perubahan tenaga Contoh
Tenaga kimia tenaga haba dan tenaga cahaya
Pembakaran bahan api seperti kerosin dan sebagainya
Tenaga kimia Tenaga elektrik Bateri
Tenaga haba Tenaga kinetik Tenaga elektrik
Perubahan air kepada stim yang menggerakkan dynamo bagi menghasilkan tenaga elektrik
Tenaga kimia Tenaga bunyi Letupan mercun
Tenaga cahaya Tenaga kimia Fotosintesis
Tenaga elektrik Tenaga cahaya Penyalaan mentol elektrik
Rajah 1.2 Perubahan bentuk tenaga
1.3.4 Hukum Pertama Termodinamik/Pemuliharaan Tenaga Apabila tenaga berubah daripada satu bentuk kepada bentuk yang lain, jumlah
tenaga adalah tetap. Tenaga dipulihara. Hukum Pemuliharaan Tenaga atau
Hukum Pertama Termodinamik menyatakan bahawa tenaga tidak boleh dicipta
atau dimusnahkan tetapi boleh ditukarkan daripada satu bentuk kepada bentuk
yang lain.
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
5
Memikir (2 jam)
Lukiskan satu siratan tenaga yang menunjukkan pengubahan
pelbagai jenis bentuk tenaga dalam kehidupan anda.
1.3.5 Tenaga dalam dan permindahan tenaga Dalam termokimia, sistem adalah bahagian dari semesta yang akan dikaji,
misalnya dalam suatu ujikaji, bahan dan hasil tindak balas adalah merupakan
sistem. Sekitar adalah bahagian luar system, misalnya kelalang, makmal dan
sebagainya. Sistem dan sekitar membentuk semesta. Sistem boleh dibahagikan
kepada 3 jenis; iaitu
(a) Sistem terbuka
Dalam sistem terbuka, kedua-dua tenaga dan jirim dapat dipindahkan daripada
suatu sistem kepada sekitarnya. Misalnya, air kopi panas dalam cawan. Haba
dihilangkan kepada sekitarnya manakala wap (sebagai jirim) juga turut meruap
ke sekitarnya.
(b) Sistem tertutup
Dalam sistem terbuka, hanya tenaga sahaja dapat dipindahkan kepada
sekitarnya. Misalnya, air kopi panas dalam cawan yang tertutup rapat, hanya
haba dihilangkan kepada sekitarnya.
(c) Sistem terpencil atau tersekat
Pada sistem ini, tiada tenaga atau jirim yang dapat berpindah. Misalnya, air
panas yang disimpan dalam termos.
Perpindahan tenaga berlaku dalam bentuk haba q atau kerja, w. Perpindahan
tenaga ini menjejaskan jumlah keseluruhan tenaga, iaitu tenaga dalam, E yang
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
6
terdapat dalam sistem tersebut. Jumlah tenaga dalam, E sesuatu sistem terdiri
daripada jumlah semua tenaga terma dan tenaga kimia untuk setiap molekul
atau ion dalam sistem itu. Bagi suatu sistem terpencil atau tersekat, jumlah
tenaga dalam adalah tetap kerana tiada tenaga atau jirim yang dapat berpindah.
Ini merupakan suatu pernyataan lain bagi Hukum Pertama Termodinamik yang
boleh dituliskan sebagai Jumlah tenaga dalam suatu sistem terpencil atau
tersekat adalah tetap.
Pada praktiknya, adalah sesuatu yang tidak mungkin bagi kita memisahkan
suatu tindak balas kimia dengan sekitarnya kerana bahan kimia yang kita
gunakan sentiasa berada dalam keadaan bersentuhan dengan sekitarnya.
Namun begitu, kita masih boleh mengukur akan perubahannya sahaja, disebut
perubahan tenaga dalam, ΔE, di mana
∆E = Efinal - Einitial
Efinal ialah tenaga dalam keadaan akhir sistem
Einitial ialah tenaga dalam keadaan awal sistem
Sebarang tenaga yang mengalir keluar daripada sistem kepada sekitarnya
mempunyai tanda negatif kerana sistem tersebut mengalami kehilangan haba.
Efinal < Einitial
Sebaliknya tenaga yang mengalir masuk kepada sistem daripada sekitarnya
mempunyai tanda positif kerana sistem tadi mengalami pertambahan haba.
Efinal > Einitial
1.3.6 Tindak balas eksotermik dan endotermik Haba yang terlibat dalam sesuatu tindak balas kimia disebut secara umum
sebagai haba tindak balas. Haba tindak balas ini merupakan kuantiti haba yang
bertukar di antara sistem dengan sekitarnaya apabila suatu tindak balas kimia
berlaku di dalam sistem tersebut pada suhu tetap. Dalam tindak balas
eksotermik, haba dipindahkan dari sistem ke sekitar manakala dalam tindak
balas endotermik, haba dipindahkan dari sekitar ke sistem. Rajah 1.3
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
7
menunjukkan profil tenaga bagi tindak balas eksotermik dan Rajah 1.4
menunjukkan profil tenaga bagi tindak balas endotermik.
Kandungan H2O (g) bahan Haba , H ∆H = - 44 kJ mol-1 (haba dibebaskan) H2O (l) hasil haluan tindak balas Rajah 1.3 Profil Tenaga Tindak Balas Eksotermik Kandungan H2O(g) Haba, H ∆H = + 44 kJ mol-1 (haba diserap) H2O (l) haluan tindak balas Rajah 1.4 Profil Tenaga Tindak Balas Endotermik
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
8
Perbincangan ( 2 jam)
Aktiviti PCK 1 untuk mengkaji perubahan tenaga. 1. Laksanakan aktiviti yang berikut dan nyatakan perubahan tenaganya.
i) Pasangkan lampu meja; ii) Nyalakan sesuatu lilin; iii) Pasangkan kalkulator yang berkuasa solar; iv) Masukkan dua bateri ke dalam kereta mainan dan pasangnya; v) Tarik satu belang getah; vi) Memerhati telefon yang berdering.
Pada akhir aktiviti ini, jawab soalan berikut:
Apakah yang anda telah pelajari daripada aktiviti di atas?
Bahagian manakah dalam kurikulum sains sekolah rendah yang mengajar topik ini?
Bincangkan bagaimana anda boleh menggunakan aktiviti ini dalam pengajaran dan pembelajaran anda.
Apakah peranan guru dalam aktiviti ini?
Apakah masalah pembelajaran/miskonsepsi pelajar dalam pembelajaran topic perubahan tenaga?
Sebagai guru, bagaimanakah anda boleh membantu pelajar anda untuk mengatasi masalah pembelajaran atau miskonsepsi mereka?
1.4 Rujukan
Ramli Ibrahim (2001). Asas Kimia. Puchong: Uni-Ed. Brown, T.L., Lemay, H.E., & Bursten, B.E. (2000). Chemistry: The Central Science. (8th ed.). New Jersey: Prentice Hall. http://www.fi.edu/guide/hughes/energyconservation.html (Hukum Pemuliharaan Tenaga) http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Thermochem/Law-Cons-Mass-Energy.html (Hukum Pemuliharaan Tenaga)
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
9
TAJUK 15
KIMIA NUKLEAR
15.0 Sinopsis Sesetengah nukleus atom tidak stabil dan mereput secara spontan dengan
memancarkan sinaran zarah alfa, beta dan gama. Sinaran ini bergerak
menembusi jisim dan mengion molekul, maka sinaran tadi boleh memberikan
kesan terhadap organism secara biologi. Namun ini, adalah penting sinaran ini
dapat dikesani. Dalam tajuk ini, anda akan diberi pendedahan tentang alat
pengesanan sinaran radioaktiviti, kesan biologi radiasi dan penggunaan kimia
nuklear.
15.1 Hasil Pembelajaran 1. Menjelaskan berbagai alat pengesan radioaktiviti;
2. Menerangkan kesan biologi radiasi terhadap manusia;
3. Menerangkan berbagai penggunaan kimia nuklear.
15.2 Kerangka Tajuk
Figure 15.1 Kerangka Tajuk
Kimia Nuklear
Alat Pengesan Sinaran Radioaktiviti
Kesan Biologi Radiasi Penggunaan kimia nuklear
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
10
15.3 Isi Kandungan 15.3.1 Alat Pengesan Sinaran Radioaktiviti
Sinaran nukleus boleh dikesan menggunakan alat pengesan seperti berikut:
a) Lencana filem fotografi
b) Pengesan Sintilasi
c) Tiub Geiger-Muller
d) Elektroskop Kerajang Emas
e) Kebuk Awan
f) Pengira Spark
Lencana filem fotografi Lencana filem fotografi biasanya digunakan oleh orang yang bekerja di sekitar
yang mendedahkan mereka kepada radiasi. Lencana ini ialah suatu bekas
plastik dengan sekeping filem fotografi di dalamnya yang terdedah apabila
terkena radiasi. Di depan filem fotografi terdapat berbagai tingkap seperti kertas,
aluminium dan plumbum dengan ketebalan yang berbeza untuk membolehkan
sinaran radiasi melaluinya.. Tingkap Aluminium membolehkan sinaran gama
melaluinya. Jika dos radiasi terlalu tinggi, filem fotografi bertukar warna kepada
hitam. Selepas seketika masa, filem itu diproses dan dari ini kadar pendedahan
akan menunjukkan dos radiasi yang diserap oleh seseorang pada masa itu.
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
11
Rajah 15.2 Lencana Filem Fotografi (Sumber: http://images.goggle.com)
Pengesan Sintilasi Pengesan sintilasi adalah alat pengesan radiasi yang boleh menghitung zarah
dipancarkan daripada nukleus radioaktif. Prinsip asas alat ini ialah penggunaan
suatu bahan misalnya fosfor yang boleh memancarkan kilauan cahaya apabila
ianya disinari oleh radiasi. Bilangan kilauan atau sintilasi se unit masa adalah
berkadar dengan bilangan radiasi yang memukul permukaan suatu bahan.
Rajah 15.3 menunjukkan proses suatu pengesan sintilasi.
.
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
12
Rajah 15.3 Pengesan Sintilasi
(Sumber: http://images.goggle.com)
Bahan yang biasa digunakan ialah kristal natrium iodida yang mengandungi
talium (II) iodida sebagai fosfor untuk mengesan zarah alfa. Kilauan yang
dihasilkan oleh proses sintilasi dipancarkan melalui tingkap optik ke dalam tiub
„photomultiplier „. Bahagian pertama „photomultiplier‟ ialah foto katod yang
menghasilkan elektron apabila cahaya memancar ke atasnya. Elektron ini akan
ditarik kepada suatu siri plat yang dipanggil dinod melalui aplikasi voltan tinggi
positif. Apabila suatu elekton daripada foto katod memukul dinod pertama,
beberapa elektron dihasilkan yang kemudian akan ditarik kepada dinod kedua di
mana penggandaan elektron berlaku. Urutan ini berterusan sehingga ke dinod
terakhir di mana denyut elektron sekarang sudah berjuta kali lebih besar
daripada di awal tiub. Pada takat ini, elektron dikumpulkan di anod pada hujung
tiub dan membentuk denyut elektronik. Denyut ini dikesan dan dipamerkan di
atas alat pengukur.
Tiub Geiger-Muller Tiub Geiger-Muller adalah alat pengesan radiasi yang beroperasi atas prinsip
bahawa ion terbentuk apabila radiasi melalui tiub yang diisikan dengan gas pada
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
13
tekanan rendah. Zarah alfa dan beta boleh dikesan secara langsung
menggunakan tiub Geiger-Muller. Alat ini terdiri daripada suatu tiub logam yang
diisikan dengan gas pada tekanan seperti argon. Dalam tiub itu terdapat dua
elektrod pada voltan tinggi dengan tanda bertentangan. Pancaran radiasi masuk
ke dalam tiub melalui tingkap mika dan mengion gas argon dengan
mengeluarkan electron daripada molekulnya. Ion dan electron yang dihasilkan
oleh pengionan radiasi membolehkan pangaliran denyut arus elektrik ringkas di
antara elektrod. Arus ringkas ini dibesarkan dan dibilang menggunakan alat
pengira seperti meter kadar atau skala sebagai satu kiraan. Bilangan kiraan se
unit masa adalah berkadar dengan jumlah radiasi yang melalui tiub Geiger-
Muller. Apabila tiub Geiger-Muller digunakan untuk mengesan pancaran
radioaktif, kadar kiraan latarbelakang ditolak daripada kadar kiraan yang
didapati. Rajah 15.4 menunjukkan proses dalam tiub Geiger-Muller manakala
Rajah 15.5 adalah suatu tiub Geiger-Muller.
Rajah 15.4 Proses dalam Tiub Geiger-Muller
(Sumber: http://images.goggle.com)
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
14
Rajah 15.5 Tiub Geiger-Muller (Sumber: http://images.goggle.com)
Elektroskop kerajang-emas Elektroskop kerajang emas terdiri daripada sebatang logam tegak biasanya
loyang dan pada hujungnya tergantung dua keping selari keranjang emas. Suatu
terminal logam diletakkan di atas di mana caj yang diuji digunakan. Untuk
melindungi kerajang emas daripada angin sejuk, ia diletakkan dalam suatu botol
gelas, biasanya terbuka di bawah dan dipasangkan kepada suatu tapak.
Elektroskop digunakan untuk mengesan kehadiran caj. Apabila terminal logam
disentuh dengan objek bercaj, kerajang emas akan mencapah dalam bentuk “V”.
Elektroskop juga boleh dicaj tanpa sentuhan dengan objek bercaj melalui induksi
elektrostatik. Jika suatu objek bercaj di bawa berdekatan dengan terminal
elektroskop, kerajang emas juga mencapah kerana medan elektrik objek
menyebabkan batang elektroskop untuk mencapah. Caj dengan polariti yang
bertentangan dengan objek bercaj akan tertarik kepada terminal, manakala caj
dengan polariti yang sama akan menolak kerajang emas dan menyebabkannya
mencapah. Rajah 15.6 menunjukkan proses dalam Elektroskop Kerajang Emas.
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
15
Rajah 15.6 Proses dalam Elektroskop Kerajang Emas (Sumber: http://images.goggle.com)
Kebuk Awan (Cloud Chamber) Kebuk awan Wilson ialah alat untuk memerhati laluan pergerakan zarah
radioaktif. Rajah 15.7 menunjukkan suatu kebuk awan dan Rajah 15.8
menunjukkan keratan rentas suatu kebuk awan.
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
16
Rajah 15.7 Kebuk Awan (Sumber: http://images.goggle.com)
Rajah 15.8 Keratan Rentas Kebuk Awan (Sumber: http://images.goggle.com)
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
17
Bahagian atas dan bawah kebuk ditutup oleh gelas yang bergaris pusat
beberapa sentimeter. Pada bawah kebuk terletak suatu omboh. Udara dalam
kebuk ini ditepukan dengan wap air. Apabila omboh ditarik ke bawah dengan
cepat, isipadu kebuk akan mengembang dan suhu akan menurun, menjadikan
udara dalam kebuk tepu melampau dengan wap. Jika terdapat suatu zarah
bercaj dalam keadaan tepu melampau ini, wap air akan mengkondensasi atas
ion iaitu laluan caj. Maka, kita boleh lihat jejaknya. Cahaya dicerahkan dari tepi
untuk melihat jejak zarah dengan jelas.
Pengira Spark
Pengira Spark ialah suatu alat khas untuk mengesan zarah alfa. Ia mengandungi
kasa logam dengan suatu wayar di bawahnya dan disambungkan kepada
bekalan kuasa,. Sumber zarah alfa ialah plutonium-209 yang disimpan dalam
bekas plumbum tertutup. Zarah alfa akan menyebabkan pengionan udara dan
menghasilkan suatu discaj percikan api yang dikesan oleh pengira.
Rajah 15.9 Pengira Spark (Sumber: http://images.goggle.com)
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
18
Rajah 15.10 Penggunaan Pengira Spark (Sumber: http://images.goggle.com)
Memikir (1 jam)
Banding bezakan berbagai alat pengesan sinaran
radioaktiviti dengan menggunakan penyusun grafik.
15.3.2 Kesan biologi radiasi Kerosakan yang dihasilkan oleh radiasi begantung kepada tenaga radiasi,
tempoh pendedahan radiasi dan sama ada sumber radiasi di dalam atau di luar
badan. Di luar badan, sinaran gama adalah sangat merbahaya kerana ia dapat
menembusi tisu manusia dengan berkesan. Kesan biologi radiasi boleh
dikategorikan sebagai pendedahan masa panjang dan masa pendek.
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
19
(a) Pendedahan radiasi masa panjang menghasilkan pembinaan radikal
bebas yang menyebabkan mutasi genetik atau kanser. Radiasi tenaga
tinggi boleh membuangkan elektron daripada sebatian dan menghasilkan
radikal atau radikal bebas dalam tisu yang dilaluinya. Radikal ini yang
kekurangan elektron sangat reaktif dan boleh menyebabkan tindak balas
dalam bahan stabil sel organisma hidup. Jika tindak balas ini melibatkan
bahan genetik seperti gen dan kromosom, perubahan ini mengakibatkan
mutasi genetik atau kanser.
(b) Pendedahan radiasi yang kuat masa pendek bercenderung
memusnahkan tisu di tempat yang didedahkan dan mengakibatkan
sindrom radiasi merisik seperti rasa mual, keletihan, muntah, kehilangan
selera, sakit tekak, cirit birit dan kekurusan sederhana. Kemusnahan
cepat tisu menjadikan radiasi kuat sebagai suatu alat yang sesuai untuk
rawatan setengah-tengah kanser.
(c) Pendedahan radiasi juga boleh menyebabkan kemandulan, penuaan
awal, kekurangan sel darah putih, kemusnahan sistem badan, berdarah
dalam dan akhirnya maut.
Membuat Nota (2 jam)
Untuk mendapat kefahaman mendalam tentang kesan biologi radiasi, baca artikel dalam laman web berikut: http://hps.org/publicinformation/ate/faqs/consumerproducts.htmll Buat nota ringkas tentang bacaan anda dan kongsikan pengetahuan ini dengan rakan sekerja anda.
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
20
15.3.4 Penggunaan kimia nuklear Kimia nuklear digunakan dalam berbagai bidang. (a) Rawatan Perubatan
• Bahan radioaktif banyak digunakan dalam rawatan perubatan sebagai
penyurih radioaktif diagnostik untuk mengenal pasti sesuatu penyakit..
Misalnya, Iodin-123 digunakan sebagai penyurih radioaktif bagi rawatan
kanser tiroid. Sedikit iodin-123 ditadbirkan dalam badan pesakit. Iodin-123
radioaktif diserap oleh kelenjar tiroid dan digunakan untuk menghasilkan
hormon tiroksin. Laluan iodin-123 dalam badan atau penyetempatan
dalam tiroid diekori. Suatu skan tiroid yang dihasilkan selepas pentadbiran
iodin-123 radioaktif akan menunjukkan tempat kanser. Tiroid yang reaktif
menyerap lebih iodin dan membentuk suatu tompok panas manakala
kelenjar yang tidak aktif menyerap sedikit iodin dan membentuk tompok
sejuk.
.
Rajah 15.11 Rawatan Kanser Tiroid (Sumber: http://images.goggle.com)
Juga, Cobalt-60 digunakan untuk rawatan kanser untuk memusnahkan sel
kanser yang membahagi dengan sangat cepat. Sinaran gama digunakan
untuk mensterilkan alat pembedahan
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
21
(b) Industri Bahan radioaktif digunakan untuk mengenal pasti kebocoran paip bawah tanah.
Suatu bahan radioaktif yang betindak sebagai penyurih dimasukkan ke dalam air
paip. Bahan radioaktif haruslah bahan yang mengeluarkan sinaran gama kerana
sinaran gama boleh menembusi paip logam dan tanah untuk dikesani oleh
pengira Geiger-Muller, maka mengenal pasti di mana tempat kebocoran paip itu.
Sinaran gama juga mempunyai setengah hayat yang pendek, maka
mengurangkan bahaya kepada organisma berdekatan paip itu. Sinaran alfa dan
beta tidak sesuai digunakan untuk mengesan kebocoran paip kerana mempunyai
kuasa penembusan yang rendah.
Bahan radioaktif juga digunakan untuk mengawal ketebalan bahan seperti kertas
dengan menggunakan pengira Geiger-Muller.
Rajah 15.12 Pengesanan Kebocoran Paip Bawah Tanah (Sumber: http://images.goggle.com) (c) Kaji Purba/Arkeologi Bahan radioaktif boleh digunakan untuk menetapkan tarikh bahan antik atau
fosil. Misalnya, Karbon-14 digunakan untuk menentukan umur barang purba
walaupun telah berumur beberapa ratus ribu tahun. Karbon-14 hadir di atmosfera
dalam bentuk karbon dioksida. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida yang
mengandungi karbon-14 untuk proses fotosintesis. Selanjutnya, haiwan akan
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
22
memakan tumbuhan tadi, maka padanya terdapat karbon-14. Apabila hidupan
tadi mati, nisbah karbon-14 dengan karbon-12 mulai berkurangan kerana
pereputan karbon-14 yang berterusan dengan kadar yang kecil. Nisbah kedua-
dua karbon inilah yang menjadi kunci penentu tentang tarikh mati hidupan.
Pentarikhan karbon-14 hanya boleh digunakan bagi bahan yang mempunyai
umur tidak melebihi 50 000 tahun sahaja, bagi yang lebih lama lagi daripada
tempoh ini, pentarikhan dilakukan dengan menggunakan isotop uranium-238.
(d) Pengawetan Makanan Bahan radioaktif juga digunakan untuk mensterilkan makanan untuk pengawetan
supaya ia tahan lebih lama. Ia juga digunakan untuk menghalang percambahan
kentang dan sayur-sayuran supaya boleh disimpan lebih lama.
(e) Pertanian Sinaran gama digunakan untuk mensterilkan haiwan peliharaan. Ia juga
digunakan untuk menghasilkan baka tumbuh-tumbuhan yang baru. Fosfor-32
digunakan sebaagi pengesan untuk mengkaji penyerapan dan penggunaan
fosfat oleh tumbuh-tumbuhan. Karbon-14 digunakan untuk mengkaji laluan
karbon dalam fotosintesis tumbuh-tumbuhan.
(f) Senjata Nuklear
Proses transmutasi nukleus bahan radioaktif secara pembelahan dan pelakuran
digunakan untuk menyediakan bom atom dan bom hidrogen yang digunakan
sebagai senjata nuclear.
(g) Kuasa Nuklear
Pembelahan nukleus secara berantai dengan kawalan terkawal dalam reaktor
nuklear menghasilkan kuasa nuklear yang mampu memenuhi bekalan elektrik
setiap sektor masyarakat.
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
23
Mengumpul Maklumat (2 jam)
Kumpulkan maklumat mengenai cara menguruskan bahan
radioaktif. Senaraikan langkah keselamatan yang boleh diambil
dalam pengurusan bahan radioaktif.
Latihan (2 jam)
Kumpulkan maklumat mengenai penggunaan tenaga nuklear
sebagai sumber tenaga alternatif yang bermanfaat bagi umat
manusia. Sediakan satu poster tentang kelebihan dan kelemahan
penggunaan tenaga nuklear sebagai sumber tenaga
alternatif di Malaysia.
Sebarkan maklumat yang disediakan kepada orang lain
dengan mempamerkan poster ini di papan buletin sekolah anda.
Tuliskan satu refleksi sebanyak 200 perkataan tentang
pengalaman anda semasa menyediakan latihan ini.
15.4 Rujukan Brown, T.L.; Lemay,H.E.; Bursten, B.E. (2000) Chemistry-The Central Science.
Eighth Edition, New Jersey:Prentice Hall. McMurry,J.; Fay,R.C. (2001) Chemistry. Third Edition, New Jersey: Prentice Hall. http://hps.org/publicinformation/ate/faqs/consumerproducts.html (kesan biologi radiasi) http://en.wikipedia.org/wiki/Geiger-M%C3%BCller_tube (Tiub Geiger-Muller) http://physics.kenyon.edu/EarlyApparatus/Static_Electricity/Electroscope/Electroscope.html (Elektroskop Kerajang Emas) http://www.answers.com/topic/nuclear-reactor (Tenaga nuklear) http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_reactor_technology (Tenaga nuklear)
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
24
Latihan 1 1. Tenaga dalam sesuatu system ialah
(A) jumlah semua tenaga kinetik komponennya (B) jumlah semua tenaga ikatan komponennya (C) jumlah semua tenaga keupayaan komponenya (D) jumlah semua kinetik dan keupayaan komponenya
2. Tenaga yang diperlukan untuk menaikkan suhu 250 ml air daripada 28 0C
kepada 58 0C ialah (Haba kapasiti khusus air ialah 4.18 Jg-10C-1)
(A) 31.35 J (B) 3135 J (C) 31.35 kJ (D) 3135 kJ
3. Manakah yang berikut akan berlaku apabila sesuatu logam X berkarat?
(A) Atom X diturunkan (B) Atom X menambahkan elektron (C) Logam X bertindak sebagai katod (D) Nombor pengoksidaan X bertambah
4. Tenaga dalam (E) sesuatu sistem bertambah
Keadaan manakah yang berikut akan menghasilkan keputusan tersebut di atas? (A) Haba yang dihilangkan oleh sistem (B) Kerja dilakukan oleh sistem pada sekitar (C) Kerja dilakukan pada sistem oleh sekitar (D) Sistem menambahkan haba dan melakukan kerja pada sekitar
5. Rajah 1 menunjukkan tenaga profil sesuatu tindak balas:
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
25
P + Q X + Y Tenaga P + Q ΔH X + Y haluan tindak balas Manakah pernyataan berikut yang benar?
(A) Tindak balas menyerap tenaga (B) Tenaga dihilangkan kepada sekitar (C) Kadar tindak balas adalah perlahan (D) Tindak balas memerlukan mangkin
Latihan 2 1. (a) Nyatakan dua kegunaan radioaktiviti. (b) Bincangkan kesan biologi radiasi terhadap manusia. 2. (a) Bincangkan kegunaan tenaga nuklear sebagai sumber tenaga alternatif
yang bermanfaat manusia. (b) Bincangkan kepentingan pengurusan bahan radioaktif yang sesuai. Semak jawapan anda. Latihan 1 1. D 2. C 3. D 4. C 5. B Latihan 2 1. (a) penarikhan bahan radioaktif karbon, pengesan asap, pensterilan alatan
pembedahan, pensterilan bahan pengawetan, perubatan seperti rawatan penyakit tiroid, mengenal pasti kebocoran paip bawah tanah, Scan CAT, Magnetic Resonance Imaging (MRI) dan lain-lain
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
26
(b) Terangkan bagaimana mutasi sel mengakibatkan kanser, kemandulan, merosakan organ dalam, kemusnahan system badan, penuaan awal, berdarah dalaman, melecur kulit badan dan maut.
2. (a) Senjata Nuklear
Proses transmutasi nukleus bahan radioaktif secara pembelahan dan pelakuran digunakan untuk menyediakan bom atom dan bom hidrogen yang digunakan sebagai senjata nuclear.
Kuasa Nuklear
Pembelahan nukleus secara berantai dengan kawalan terkawal dalam reaktor nuklear menghasilkan kuasa nuklear yang mampu memenuhi bekalan elektrik setiap sektor masyarakat.
(b) Pengurusan bahan radioaktif
• Faktor yang perlu diambil kira:
(i) Masa pendedahan kepada radiasi perlu dikurangkan terutama apabila menggunakan sumber bahan radioaktif.. (ii) Jarak – Seseorang harus menjauhkan diri jika boleh daripada sumber radioaktif. Oleh kerana kesan sinaran bahan radioaktif pada umumnya membahayakan kesihatan, maka sesesorang mesti berada pada jarak selamat apabila berurusan dengan bahan radioaktif. (iii) Pengadang – Bila sahaja, tembok plumbum, aluminium atau simen digunakan untuk mengadang sumber radioaktif. • Bekas plumbum dengan dinding beberapa sentimetre tebal biasanya
digunakan untuk menyimpan sumber radioaktif. Bekas luar harus dilabel dengan jelas sebagai “Sumber Radioaktif”.
• Makmal radiasi harus mempamerkan simbol radiasi untuk memberi amaran kepada orang awam tentang kehadiran sumber radioaktif.
• Forsep digunakan untuk mengambil sumber radioaktif yang lemah manakala sumber radioaktif yang kuat diuruskan dengan alat kawalan remot melalui skrin gelas-plumbum.
• Pengadang plumbum tebal mesti dipasang di antara sumber radioaktif kuat dan pekerja radiasi.
• Pekerja radiasi mesti memakai pakaian pelindungan khas dan sarung tangan untuk melindingi badan mereka daripada radiasi.
• Pekerja yang menguruskan sumber radioaktif mesti memakai lencana filem untuk mengesan dos radiasi yang diterimanya. Ini adalah untuk menentukan radiasi dalam had yang selamat.
• Jagaan besar harus diambil dalam pembuangan sisa bahan radioaktif nuklear. Sebagai contoh, semasa pembelahan nuclear dalam reactor
SCE3109 Tenaga dalam Kimia
27
nuklear, banyak sisa radioaktif nuklear dihasilkan. Penulenan berterusan air dalam nadi reactor dijalankan untuk mengurangkan radioaktivitinya.