Citat:
Någon vänlig själ som kan hjälpa mig att klura ut denna
När man undersökte halten ^238U och ^206Pb i en bergart, så fann man att isotoperna fanns i proportionen 102:18. på grund av uranets långa halveringstid, 4.5miljarder år, kan man anta att uranet sönderfaller direkt till bly. Mellanliggande nuklider har myckeet kortare halveringstiden än ^238U. Vidare kan man räkna med att allt ^206Pb kommer från det ^238U som fanns från början. vilket alternativ är korrekt?
1: 1,1 miljarder år
2: 1,3 miljarder år
3: 2,4 miljarder år
4: 3,5 miljarder år
Ok först måste vi klargöra om Bly-206 är stabil och det är den enligt Uranserien. Antagandet är att ämnet går direkt från Uran-238 till Bly-206.
Vi kan läsa mer här:
http://sv.wikipedia.org/wiki/S%C3%B6...dja#Uranserien
Vi vet att kvoten av mängden av isotoperna var 102/18 = 17/3. Vi kan då se att från början hade vi 20 enheter uran varav 3 enheter uran har blivit bly. Eftersom vi vet att detta sker med en halveringstid kan vi beskriva mängden uran med en exponentialfunktion.
Mängden Uran, N(t) som beror på tiden t kan alltså beskrivas med funktionen:
N(t) = C*a^t
Där C är startvärdet och a är förändringsfaktorn. Och mängden Uran vid en viss tidpunkt t är alltså N(t). Mängden uran beror på tiden efter starten.
Vi vet ju att startvärdet är C och startvärdet är 20 enheter Uran.
N(t) = 20*a^t
Sedan vet vi också att det tar 4.5 miljarder år tills dess att bara halva startvärdet är kvar.
Alltså vet vi att:N(4.5) = 10
Alltså när tiden t är 4.5 så är N(4.5) = 10, eftersom när det har gått 4.5 miljarder år så är bara halva startmängden kvar. Vi kan också beräkna N(4.5) på ett annat sätt, nämligen:
N(4.5) = 20*a^4.5
Då måste ju högerledet i ekvationen ovan vara lika med 10, eftersom båda är lika med N(4.5).
Då får vi en ekvation:20*a^4.5 = 10
Denna ekvation måste vi lösa. När vi har löst den så vet vi både C och a. När vi vet både C och a så vet vi allt om vår exponentialfunktion och kan då lösa uppgiften.
Löser ekvationen:20*a^4.5 = 10
a^4.5 = 10/20
a^4.5 = 1/2
(a^4.5)^(1/4.5) = (1/2)^(1/4.5)
a = (1/2)^(1/4.5)
Nu vet vi massor om vår funktion N(t) som beskriver mängden uran vid en specifik tidpunkt t.
N(t) = 20*(1/2)^(t/4.5)
Nu vill vi veta för vilken tidpunkt t har Uranets 20 startenheter reducerats till 17 enheter. Detta måste vi ta reda på och då skall vi ställa upp en ekvation. Vi frågar alltså när det är lika med 17 och sätter det alltså lika med 17.
Då får vi ekvationen:20*(1/2)^(t/4.5) = 17
(1/2)^(t/4.5) = 17/20
ln((1/2)^(t/4.5)) = ln(17/20)
(t/4.5)ln(1/2) = ln(17/20)
t*ln(1/2) = 4.5*ln(17/20)
t = 4.5*ln(17/20)/ln(1/2)
Och t är ungefär lika med 1.055
Alltså tar det cirka 1.1 miljarder år innan detta händer om allt bly som finns i berget har blivit konverterat från Uran.
Svar: Alternativ 1