Уровни физической нагрузки человека

- тяжелая работа – выделение тепла 420 ккал/ ч = 490 Вт;

- работа средней трудности – 250 ккал/ч = 290 Вт;

- в состоянии покоя – 100 Вт

Человек выделяет через кожу влаги (в мл/ час)

- в состоянии покоя – 160

- при легкой нагрузке (пешая прогулка по городу) – 500

- марафонский забег – 4 000

Состав воздуха, проходящего через альвеолы человека (площадь через которую совершается газообмен – 55 кв.м за сутки через нее проходит примерно 10 тыс литров воздуха)

Объемный состав воздуха

- выдыхаемого: 21 % О₂; 0,03 % - СО₂,

- выдыхаемого: 18 - 15 % О₂; 2.5 – 5.5 % - СО₂.

Минутный объем дыхания в состоянии покоя 5 – 8 л/ мин

Часть вдыхаемого кислорода расходуется без превращения (~ 15 %), поэтому объемы вдоха и выдоха различны

Оптимальная температура для обнаженного человека 26 – 29 ⁰С

для легко одетого 22 – 23 ⁰С

Зависимость умственной работоспособности от температуры окружающей среды

- для лиц младшего возраста – 22 ⁰С,

- для лиц старшего возраста - 25 ⁰С

Для сгорания 1 кг авиатоплива необходимо 11 кг атмосферного воздуха. При этом образуется» 12 кг выхлопных газов, в т.ч. 1,4 кг водяного пара

Таблица 43. Типовые значения потоков энергии (Вт/см²)

Таблица. Пределы взрываемости для различных газов и паров.

1 – Взрыв невозможен (низший предел)

2 - Область взрываемости в трубе 19 mm

3 - Взрыв невозможен (высший предел)

4 - Область взрываемости простирается на % возможных газо-воздушных смесей

5 – Самовоспламенение в воздухе при атмосферном давлении. Температура в ⁰С.

Таблица 44. Структура ДНК

Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) работает при давлении 3.10^{-11 мм рт. ст. и имеет разрешение 0,01 А0}

(Nature, 1990, v. 346, № 6281, p. 294 -297)

РСА – рентгеноструктурный анализ,

Таблица 44. Температуры контактного плавления смесей

Таблица 45. Свойства ферромагнитных материалов

Ртутные выпрямители (падение напряжения в дуге 18-25 В)

КПД в зависимости от выпрямленного напряжения

Сварка

1. Баллоны.

Баллоны для кислорода: ёмкость баллона – 40л; количество кислорода при давлении 150 ат – 6 м³; длина баллона – 1390 мм; внутренний диаметр баллона – 200 мм; толщина стенки – 7 – 8; вес баллона -80 кг. Цвет окраски кислородного баллона – синий. Периодичность испытания баллона – 3 года. На баллоне указывается дата следующего испытания.

Баллоны для ацетилена: наполнитель – кизельгур, древесный уголь и т.п.; давление ацетилена для растворения его в ацетоне – 15 ат; количество ацетона на 1 л ёмкости баллона – 0,4 л; количество ацетилена, поглощаемого одним объёмом ацетона при давлении 15 ат – 360 объёмов; количество ацетилена, поглощаемого 1 л ацетона – 23 л; предельное давление, выше которого ацетилен взрывоопасен – 1,75 ат. Цвет окраски ацетиленового баллона – белый. Количество ацетилена, вмещаемого баллоном ёмкостью 40 л (40´0,4´23´15) – 5520л

Таблица 46. Соотношение единиц СИ и внесистемных единиц активности и характеристик поля излучения.

Величина и ее символ	Название и обозначение единиц	Связь между единицами
Единица СИ	Внесистемная единица
Активность радионуклида, А	Беккерель (Бк)	Кюри (Ки)	1 Ки = 3,700 · 1010 расп./с = 3,700 · 1010 Бк 1 Бк = 1 расп./с 1 Бк = 1 расп./с = 2,703 · 10-11 Ки
Удельная активность радионуклида, а	Бк/(м3.с) или Бк/(кг.с).
Плотность потока энергии излучения, Е	Ватт на квадратный метр (Вт/м2)	Эрг на квадратный сантиметр в секунду, эрг/(см2 · с) или мегаэлектрон – вольт на квадратный сантиметр в секунду, МэВ/(см2 · с)	1 эрг/ (см2 · с) = 1 · 10-3 Дж/(м2 · с) = 1 · 10-3 Вт/м2 1 Вт/м2 = 1 Дж/(м2 · с) = 1 · 103 эрг/(см2 · с) 1 МэВ/(см2 · с) = 1,602 · 10-9 Дж/(м2 · с) = 1,602 · 10-9 Вт/м2 1 Вт/м2 = 1 Дж/(м2 · с) = 6,24 · 108 МэВ/(см2 · с)
Поглощенная доза, D	Грэй (Гр)	Рад (рад)	1 рад = 100 эрг/г = 1 · 10-2 Дж/кг = 1· 10-2 Гр 1 Гр = 1 Дж/кг 1 Гр = 1 Дж/кг = 104 эрг/г = 100 рад
Мощность поглощенной дозы, D	Грэй в секунду (Гр/с)	Рад в секунду (рад/с)	1 рад/с = 1 · 10-2 Дж/(кг · с) = 1 · 10-2 Гр 1 Гр/с = 1 Дж/(кг · с) = 1 · 102 рад/с
Эквивалентная доза, Н	Зиверт (Зв)	Бэр (бэр)
Мощность эквивалентной дозы, Н	Зиверт в секунду (Зв/с)	Бэр в секунду (бэр/с)	1 бэр/с = 1 · 10-2 Зв/с 1 Зв/с = 100 бэр/с
Экспозиционная доза, Х	Кулон на килограмм (Кл/кг)	Рентген (Р)	1 Р = 2,58 · 10-4 Кл/кг 1 Кл/кг ≈ 3,88 · 103 Р
Мощность экспозиционной дозы, Х	Кулон на килограмм в секунду [Кл/(кг · с)]	Рентген в секунду (Р/с)	1 Р/с = 2,58 · 10-4 Кл/(кг · с) 1 Кл/(кг · с) ≈ 3,88 · 103 Р/с
Керма, К	Грэй (Гр)	Рад (рад)	1 рад = 100 эрг/г = 1 · 10-2 Дж/кг = 1 · 10-2 Гр 1 Гр = 1 Дж/кг 1 Гр = 1 Дж/кг = 1 · 104 эрг/г = 100 рад
Мощность кермы, К	Грэй в секунду (Гр/с)	Рад в секунду (рад/с)	1 рад/с = 1 · 10-2 Дж/(кг · с) = 10-2 Гр/с 1 Гр/с = 1 Дж/(кг · с) = 1 · 102 рад/с
Коллективная эффективная эквивалентная доза	чел.-Зв
Интегральная доза облучения	Грей-кг
Амбиентная доза

Радиоактивность - самопроизвольный распад неустойчивых ядер некоторых атомов, сопровождающийся испусканием ионизирующего излучения (радиации).

Ионизирующее излучение - поток элементарных частиц или квантов, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать ионизацию атомов и молекул в облучаемом веществе. Основные виды ионизирующего излучения- альфа-частицы, бета-лучи, позитроны, рентгеновские лучи, гамма-лучи, нейтроны.

Альфа-частица - ядро атома гелия, состоит из двух протонов и двух нейронов. В воздухе пробег альфа-частицы не превышает нескольких сантиметров, в мягких биологических тканях - несколько десятков микрометров.

Бета-лучи - электроны и позитроны. В воздухе они способны пролететь несколько метров, в мягкие ткани могут проникать на расстояние нескольких миллиметров.

Гамма-лучи - кванты электромагнитного излучения высокой энергии с длиной волны короче 0,01 нм. Их появление обычно сопровождает α и β-распад. Способны распространяться на большие расстояния. При одинаковой энергии пробег в воздухе α β и γ-лучей составляет соответственно несколько см, несколько м, в алюминии – 0,01 мм, 1 см, 1 м.

Рентгеновские лучи - кванты электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 100 нм. Обладают меньшей энергией, чем гамма-лучи. Образуются не только при радиоактивном распаде, но и в рентгеновской трубке.

Нейтроны - нейтральные частицы, вызывают косвенную ионизацию.

Единицей измерения радиоактивности служит беккерель (Бк, Bq). Один беккерель равен одному распаду в секунду. Часто используют внесистемную единицу- кюри (Ки, Ci). Один кюри соответствует числу распадов в секунду в 1 грамме радия. 1 Ки =3,7*10¹⁰ Бк.

Широко известная внесистемная единица рентген (P, R) служит для определения экспозиционной дозы. Один рентген соответствует дозе рентгеновского или гамма-излучения, при которой в 1 см³ воздуха образуется 2*10⁹ пар ионов (суммарный заряд ионов равен одной единице заряда в системе СГС) 1P = 1,58*10^-4Кл/кг.

Концентрация радиоактивности необходима для описания радиационной обстановки, когда радиоактивные вещества осели на поверхность или взвешены в воздухе. Поэтому уровень радиации измеряется в Бк/(м³.с) или Бк/(кг.с).

Чтобы оценить действие излучения на вещество, измеряют поглощенную дозу, которая определяется как поглощенная энергия на единицу массы. Единица поглощенной дозы называется рад (от английского radiation absorber dose). Один рад равен 100 эрг/г. В системе СИ используют другую единицу – грей (Гр,Gy). 1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг.

Биологический эффект различных видов излучения неодинаков. Это связано с отличиями в их проникающей способности и характере передачи энергии органам и тканям живого организма. Поэтому для оценки биологических последствий используют биологический эквивалент рентгена - бэр (в английском языке- rem, Roentgen Equivalent of Man). Доза в бэрах эквивалентна дозе в радах, умноженной на коэффициент качества излучения. Для рентгеновских, бета- и гамма-лучей коэффициент качества считается равным единице, то есть бэр соответствует раду. Для альфа-частиц коэффициент качества равен 20 (это означает, что альфа-частицы вызывают в 20 раз более сильное повреждение живой ткани, чем та же поглощенная доза бета- или гамма-лучей). Для нейтронов коэффициент составляет от 5 до 20 в зависимости от энергии. В системе СИ для эквивалентной дозы введена специальная единица, называема зиверт (Зв, Sv). 1 Зв = 100 бэр. Эквивалентная доза в зивертах соответствует поглощенной дозе в Греях, умноженной на коэффициент качества.

Дозы облучения

Экспозиционная доза определяется только для воздуха и только для рентгеновского и γ-излучения. Это такой уровень радиации, при котором в 1 кг облучаемого воздуха создаются ионы с электрическим зарядом одного знака в 1 Кл

Поглощенная доза – характеристика воздействия радиации на объект. Она определяется энергией излучения, переданной массе вещества. 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад

Керма – отношение суммы начальных кинетических энергий dE, всех заряженных ионизирующих частиц, образовавшихся под действием косвенно ионизирующего излучения в элементарном объеме вещества, к массе dm вещества в этом объеме. Единица кермы – Грей.

Эквивалентная доза вводится для того, чтобы учесть неодинаковую ионизирующую способность различных излучений. Для этого каждому виду излучений приписывается свой коэффициент качества излучения k. Для рентгеновского и γ-излучения k = 1, для быстрых нейтронов k = 10, для α-частиц k = 20. Понятие эквивалентной дозы вводится для «средней» ткани человеческого тела

Эффективная эквивалентная доза вводится для учета воздействия радиации на организм, принимая во внимание неодинаковую радиочувствительность отдельных органов. Это обстоятельство учитывается посредством коэффициентов радиационного риска К (для красного костного мозга К = 0,12, для костной ткани - 0,03, для щитовидной железы - 0,03, для молочной железы - 0,15, для легких - 0,12, для яичников и семенников - 0,25, для других тканей - 0,30, для организма в целом - 1,0). Таким образом, облучение щитовидной железы дозой в 1 Зв наносит такой же ущерб организму, как и облучение дозой 0.03 Зв всего тела.

Ожидаемая эффективная эквивалентная доза рассчитывается на определенный период пребывания человека в зоне заражения. Ее расчет требует знания множества факторов: периодов полураспада отдельных радионуклидов, их долю в общей радиоактивности, способность накапливаться в отдельных органах и выводиться из организма, особенности рациона питания и загрязненность продуктов, долю внешнего облучения и т.д. (Вводится доза за жизнь 70 лет)

Коллективная эффективная эквивалентная доза (чел.-Зв) объективная оценка масштаба радиационного поражения. Именно по этой величине производится статистическая оценка последствий поражения для живущего и будущих поколений. Всего за счет использования воздушного транспорта человечество получает коллективную эффективную эквивалентную дозу 2000 чел.-Зв.

Таблица 47. Годичные дозы облучения космическими лучами (бэр/год)

Годичные дозы облучения земными радионуклидами (мЗв/год)

Эффективная эквивалентная доза (обусловлена К⁴⁰, Rb⁸⁷, семейства U²³⁸, Th²³²)

Изотопный состав чернобыльского выброса

Средние значения удельной активности естественных радионуклидов в стройматериалах на территории некоторых государств

A_эфф - эффективная удельная активность: A_эфф = A_Ra +1,3A_Th + 0,09A_K

Основные радиоактивные изотопы

Дозы облучения человека от различных источников

* за первый год, (по Беларуси в среднем 2,2) ** (4 – 8).10⁶ без учета ¹⁴С *** за 70 лет

Средние годовые эффективные дозы облучения человека от естественных источников радиации

Временные допустимые уровни (ВДУ), Ки/л, Ки/кг, содержания радионуклидов в пищевых продуктах, установленные в связи с аварией на ЧАЭС

Радиоактивные изотопы широкого применения

Толщины просвечивания материалов при γ-дефектоскопии

Примечание. Для просвечивания изделий, имеющих большую толщину, используется излучение, даваемое бетатронами. Максимальная толщина изделий, просвечиваемых в этом случае (для бетатрона на энергию 15 МэВ), достигает для железа (стали) 500 - 600 мм, титана и его сплавов - 800 мм, магния и его сплавов - 2000 мм.

Основные методы использование ядерных излучений по положенным в их основу физическим идеям делятся на четыре группы:

а) меченые атомы (изотопные индикаторы);

б) использование проникающей способности излучений;

в) использование ионизирующей способности излучений;

г)использование различных форм наведённой активности.

Ускорители

Таблица 48. Химический состав Солнца

По Алену и Россу на 10⁶ атомов водорода приходится атомов:

Таблица 49. Добротность осцилляторов

Радиотехнические контуры на частоте 1 МГц - n.10²

Медные резонаторы на частотах более 1 МГц - 3.10⁴

Пьезоэлектрические кристаллы - 5.10⁵

Резонатор Фабри-Перо (Δλ = 4,7.10² - 4,7.10^-4 А⁰) 5.10⁶

Добротность колебаний атома Na, излучающего желтую линию (λ = 5890 А⁰) – 4,8.10⁷

Добротность колебаний в эффекте Мессбауэра ядра Sn¹¹⁹ (Е_γ = 23,8 кэВ, τ = 2,7.10^-8 с, ΔЕ = 2,4.10^-8 эВ) - 10¹²

Добротность колебаний в эффекте Мессбауэра ядра Fe⁵⁷ (Е_γ = 14,4 кэВ, τ = 1,4.10^-7 с) - 3,2. 10¹²

Добротность колебаний в эффекте Мессбауэра ядра Zn⁶⁷ - 2.10¹⁵

Пульсар NP 6532 в Крабовидной туманности имеет (β = 8,8.10^-12 с^-1, ω = 190,4 рад/с) добротность 2,1.10¹³.

Бозоны – элементарные или составные частицы с целым (или нулевым) спином, которые подчиняются статистике Бозе - Энштейна. Благодаря этому в одном и том же квантовом состоянии может оказаться любое число одинаковых частиц. Примеры бозонов: фотон, мезоны, ядра с четным числом нуклонов.

Фермионы - элементарные или составные частицы с полуцелым спином, подчиняющиеся статистике Ферми – Дирака (для них верен «принцип запрета» Паули, который гласит, что в каждом квантовом состоянии может находиться не более одной частицы). Примеры фермионов: электрон, мюон, нейтрино, кварки, протон, нейтрон, ядра с нечетным числом нуклонов.

Лептоны – фундаментальные (бесструктурные) фермионы, не участвующие в сильных взаимодействиях. В этот класс входят электрон и его аналоги (мюон и тау-частица), их античастицы, а также нейтрино.

Кварки – фундаментальные фермионы, обладающие цветовым зарядом, между которыми путем обмена глюонами происходят сильные взаимодействия. В свободном виде не наблюдаются. Из кварков состоят, например, протон и нейтрон (по три кварка в каждом), а также многие другие нестабильные частицы.

Глюоны – безмассовые, но обладающие цветом частицы, которые переносят сильное взаимодействие между кварками. Обмен глюонами меняет цвет кварка.

W⁺, W^- и Z⁰-безоны – частицы, которые наряду с фотоном, осуществляют электрослабые взаимодействия. В отличие от фотонов, имеют массу покоя. W⁺ и W^- - бозоны обладают электрическим зарядом, а Z⁰ нет.

Сильное взаимодействие – самое сильное из четырех фундаментальных взаимодействий между элементарными частицами. Его радиус действия 10^{-12 см. Оно обеспечивает прочную связь между нуклонами в ядре.}

Слабое взаимодействие – одно из четырех фундаментальных взаимодействий между элементарными частицами. Оно много слабее сильного электромагнитного, но сильнее гравитационного. Проявляется на расстояниях 10^{-16 см. Слабое взаимодействие играет важную роль в природе. Оно превращает заряженные лептоны в нейтрино, кварки одного типа в кварки другого, а также обеспечивает превращение протона в нейтрон, позитрон и нейтрино. А эта реакция лежит в основе термоядерного синтеза в звездах}

Таблица 50. Квантовые числа кварков

Q – электрический заряд (в единицах е), B – барионный заряд, T – изотопический спин (изоспин), T_z – его проекция, S – странность, C – очарование (шарм).

Таблица 51. Новые трансурановые химические элементы

Актиноиды

101 Менделеевий mendelevium Md 258

102 Нобелий nobelium No 259

103 Лоуренсий lawrencium Lr 262

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: