113年:放射器材(2)

1公升的水接受1 Gy劑量照射後,溫度約會上升幾℃?

A2.39×10⁻⁵ ℃
B2.39×10⁻⁴ ℃
C2.39×10⁻³ ℃
D2.39×10⁻² ℃

詳細解析

本題觀念:

本題主要考查「輻射吸收劑量(Absorbed dose)」的物理定義,以及如何將其轉換為熱能(熱力學溫度變化)。在放射物理學與輻射劑量學中,此計算不僅帶出了「水卡計(Water calorimeter)」作為絕對劑量計的測量原理,更從根本上解釋了游離輻射對人體的傷害機制來源。

選項分析

  • (A) 2.39×10^-5 ℃:數量級錯誤。若在計算過程中將質量或單位換算錯誤(例如漏掉一個零),可能會得到此錯誤結果。
  • (B) 2.39×10^-4 ℃:正確答案。精確符合 1 Gy 輻射能量轉換為水溫升高的熱力學計算結果。
  • (C) 2.39×10^-3 ℃:數量級錯誤。
  • (D) 2.39×10^-2 ℃:數量級錯誤。

答案解析

推導此題的計算過程需要結合輻射物理與基礎熱力學公式:

  1. 吸收劑量的定義: 1 戈雷(Gy)的定義為每公斤的物質吸收 1 焦耳(Joule)的輻射能量,即 1 Gy=1 J/kg1 \text{ Gy} = 1 \text{ J/kg}
  2. 物質質量: 常溫下水的密度約為 1 kg/L1 \text{ kg/L},因此 1 公升(L)的水,其質量為 1 公斤(kg)。
  3. 吸收的總能量: 該公升水接收 1 Gy 的劑量,所吸收的總能量 $E = 1 \text

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