Korzystając z poprzedniego zadania możesz zauważyć, że zależność masy ksenonu w próbce od czasu rozpadu jodu-128 będzie miała postać:
Szukasz procentowej zawartości ksenonu w próbce po danym czasie, czyli ilorazu masy ksenonu od początkowej masy próbki zależnego od czasu:
Dlatego
Zauważ, że jest to funkcja wykładnicza. Aby ją naszkicować podstaw dane liczbowe do wzoru pomijając jednostki oraz pamiętając, że czas ma wymiar minut.
Aby ją naszkicować możesz zaznaczyć kilka punktów należących do tego wykresu i połączyć je linią. Najlepiej wybrać punkty, dla których czas będzie wielokrotnością 25 minut. Dla przykładu:
- Dla
- Dla
- Dla
- Dla
- Dla
- Dla
- Dla
Dlatego zależność procentowej zawartości ksenonu w próbce od czasu jest funkcją wykładniczą, której wartość dąży do 93% w nieskończoność.
Wykonaj wykres przy użyciu programu excel.
Zadanie polega na zrozumieniu procesu rozpadu jodu-128 na ksenon w oparciu o matematyczne modele wykładnicze. W pierwszym kroku, ustalasz czas trwania eksperymentu, który wynosi 125 minut, bazując na różnicy czasu pomiędzy chwilą uzyskania czystej próbki jodu-128 a momentem badania zawartości ksenonu w próbce.
Następnie wykorzystując wzór wykładniczy opisujący rozpad jodu, obliczasz masę jodu pozostałą w próbce po danym czasie. Od początkowej masy jodu odejmujesz masę jodu pozostałą po upływie danego czasu, by znaleźć masę jodu, która uległa rozpadowi. Z treści zadania wynika, że 93% masy jodu, która uległa rozpadowi, przekształca się w ksenon. Reszta, czyli 7%, rozpada się do innych izotopów.
Dalej, skupiasz się na wyznaczeniu funkcji opisującej procentową zawartość ksenonu w próbce w zależności od czasu. W tym celu wykorzystujesz uprzednio opisany model matematyczny, który pozwala wyznaczyć zawartość ksenonu w próbce po dowolnym czasie.
Aby zilustrować tę zależność, można sporządzić wykres funkcji, bazując na wybranych punktach. W przykładzie wybrano punkty dla których czas jest wielokrotnością czasu półrozpadu jodu-128, czyli 25 minut. W ten sposób można zobaczyć, jak zawartość ksenonu w próbce zmienia się w miarę upływu czasu.
W końcowej części analizy, rozważasz skrajny przypadek, gdy czas dąży do nieskończoności, by ustalić maksymalną procentową zawartość ksenonu w próbce. Bazując na własnościach funkcji wykładniczych, możesz stwierdzić, że w nieskończoności, cała masa jodu przekształci się w ksenon, co daje 93% początkowej masy próbki.