pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
-
Upload
intan-nurjannah -
Category
Documents
-
view
528 -
download
47
Transcript of pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
1/31
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
3/31
3
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
4/31
4
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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?
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
5/31
5
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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?
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
6/31
6
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#BAB 9 DAN BAB 10
PEMBAHASAN BAB 9 SOAL GENAP
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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
7/31
7
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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.
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
8/31
8
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
9/31
9
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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−
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
10/31
10
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
11/31
11
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
12/31
12
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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 :
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
13/31
13
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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 ]
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
14/31
14
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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 −
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
15/31
15
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
16/31
16
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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?
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
17/31
17
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
18/31
18
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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 .
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
19/31
19
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#BAB 9 DAN BAB 10
PEMBAHASAN BAB 10 SOAL GENAP
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
6 , Modus Peluruhannya:
pn Ra 21988
pn Ra 221888
pn Ra 3217
88
d) Si Al 281427
13 , Modus Peluruhannya:
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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
20/31
20
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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 :
=
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
21/31
21
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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 =
−
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
22/31
22
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
23/31
23
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
= 17,9 x 107 partikel/s
= 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
= 9,73 x 107 partikel/s
= 2,63 x 10-3 Ci
= 2,63 mCi
Jadi, setelah penyinaran 2 jam kemudian berhenti, aktivitas tiga jam kemudian adalah 2,63 mCi.
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
24/31
24
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
25/31
25
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
26/31
26
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
27/31
27
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
28/31
28
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
29/31
29
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#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
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
30/31
30
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
#BAB 9 DAN BAB 10
Untuk energi per nukleonnya, = , = 0,6
-
8/16/2019 pembahasan kenneth krane bab 9 dan 10 edisi I
31/31
PEMBAHASAN BUKU KENNETH KRANE
DAFTAR PUSTAKA
Krane, Kenneth S. 2014. Fisika Modern. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia.