Fysik
Mikrobatteri
Hej
Vil I være søde og hjælpe mig med denne opgave?
Der er stor interesse for at fremstille små batterier med et højt energiindhold.
Sådanne mikrobatterier kan placeres direkte i en mikrochip eller i svært
tilgængelige sensorer.
En type af mikrobatterier virker ved at udnytte strålingen fra betahenfaldet af 63Ni.
a) Opstil reaktionsskemaet for betahenfaldet af 63Ni.
6328Ni -> 6329Cu + 0-1e + v
Er dette rigtigt? eller er det et beta + henfald?
Et batteri med 63Ni undersøges i et kredsløb som vist på figuren. Resistansen af den
viste resistor kan varieres.
Tabellen viser sammenhørende værdier for strømstyrken I gennem kredsløbet og
spændingsfaldet U over resistoren i kredsløbet.
U / mV 110 100 95 90 85 80 70 60 50 25
I / nA 0,51 0,89 1,15 1,32 1,48 1,61 1,75 1,87 2,00 2,25
b) Vurdér, hvor stor effekt batteriet maksimalt kan afsætte i resistoren.
Hvor stor er spændingsfaldet over resistoren i denne situation?
Strømmen i kredsløbet udgøres af betapartikler fra henfaldet af 63Ni. Man kan regne
med, at 15 % af betapartiklerne fra henfaldet af 63Ni udgør strømstyrken i kredsløbet.
Mikrobatteriet kan levere strømstyrken 2,40 nA.
c) Beregn den nødvendige masse af 63Ni i mikrobatteriet, hvis det skal kunne
levere en strømstyrke på 2,40 nA.
Svar #1
13. maj 2012 af Nilletøz (Slettet)
Jeg sad med den opgave i forgårs :) Det er beta minushenfald ^^
Og jeg nåede ikke rigtig b og c, fordi der sluttede timen o.o
Svar #2
13. maj 2012 af mathon
b) Vurdér, hvor stor effekt batteriet maksimalt kan afsætte i resistoren
Pmax = 128,8 pW
U = √((128,8·10-12 W) · R)
Svar #3
13. maj 2012 af mathon
c)
ladningspassage af et tværsnit pr. sek.
Q = I·t = (2,40·10-9 A) · (1 s) = 2,40·10-9 C
som kræver
N = (2,40·10-9 C) / (1,60218·10-9 C/elektron) = 1,49796·1010 elektroner
som kun er 15% af totalantallet
hvoraf
Ntotalelektroner = (1,49796·1010 elektroner) / 0,15 = 9,98641·1010 elektroner pr sek
ækvivalerende aktiviteten
A = k·NNi-63 = 9,98641·1010 Bq hvor k er henfaldskonstanten 2,1965·10-10 s-1
hvoraf
NNi-63 = (9,98641·1010 s-1) / k = (9,98641·1010 s-1) / (2,1965·10-10 s-1) = 4,54652·1020
den nødvendige masse af 63Ni i mikrobatteriet, hvis det skal kunne
levere en strømstyrke på 2,40 nA.
mNi-63 = (4,54652·1020) / (6,02214·1023 mol-1)·(63 g/mol) = 0,047563 g ≈ 47,6 mg
Svar #4
17. april 2013 af karensd (Slettet)
Jeg sidder nu med denne opgave.
tallet 1,60218*10^-9, burde det ikke være * 10^-19 ?? det står der på Den Store Danske.
http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/M%C3%A5l_og_v%C3%A6gt/coulomb
... Jeg regner i hvert fald videre med denne værdi i stedet.
Skriv et svar til: Mikrobatteri
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.