Enunciado

Um certo radionuclídeo está sendo fabricado em um cíclotron a uma taxa constante R; ao mesmo tempo, está decaindo com uma raxa constante de desintegração λ . Suponha que o raionuclídeo vem sendo fabricado durante um tempo maior que sua meia-vida. Mostre que, nessas condições, o número de núcleos radioativos presentes permanecem constantes e é dado por M = R / λ   , independentemente do número de núcleos radioativos inicialmente presentes. Em uma siruação como essa, dizemos que o nuclídeo está em equilíbrio secular com sua fonte; a taxa de decaimento é igual a taxa de produção.

Passo 1

Se N é o número de núcleos que ainda não decaíram no instante t ,

d N d t = R - λ t

Em que R é a taxa de produção do radionuclídeo e λ é a constante de desintegração.

Passo 2

Reagrupando os termos e integrando, obtemos:

∫ N 0 N d N r - λ N = ∫ 0 t d t

- 1 λ ln ⁡ R - λ N R - λ N 0 = t

No qual N 0 é o número de núcleos que ainda não decaíram no instante t = 0 .

Aplicando a exponencial em ambos os lados e isolando N :

N = R λ + N 0 - R λ e - λ t

Passo 3

Após muitas meias-vidas, a exponencial é pequena e o segundo termo pode ser desprezado, o que nos dá N = R / λ , qualquer que seja o valor inicial N 0 . Assim, para tempos muito maiores que a meia-vida do radionuclídeo, a taxa de decaimento se torna igual à taxa de produção e N permanece constante.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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