107年:醫物幅安(1)

若三種核種之連續蛻變 N1 →N2 →N3 (stable ),為長期平衡( secular equilibrium ),則下列敘述何者錯誤?

A母核 N1 的半化期遠大於子核 N2
B母核 N1 的衰變常數遠小於子核 N2
C於一段時間後,子核的活度仍大於母核活度
D於一段時間後,子核的活度等於母核活度

詳細解析

本題觀念:

長期平衡(secular equilibrium)是放射性蛻變鏈中的一種特殊平衡狀態,條件是母核半化期遠大於子核半化期(通常 > 100 倍),達到平衡後,子核活度等於母核活度。本題為反向題,問「何者錯誤」。

選項分析

(A) 母核 N₁ 的半化期遠大於子核 N₂ ✅(正確陳述) — 這正是長期平衡的定義條件:T1/2(N1)T1/2(N2)T_{1/2}(N_1) \gg T_{1/2}(N_2),正確。

(B) 母核 N₁ 的衰變常數遠小於子核 N₂ ✅(正確陳述) — 衰變常數 λ=ln2/T1/2\lambda = \ln 2 / T_{1/2},半化期越長則衰變常數越小。T1/2(N1)T1/2(N2)T_{1/2}(N_1) \gg T_{1/2}(N_2)λ1λ2\lambda_1 \ll \lambda_2,正確。

(C) 於一段時間後,子核的活度仍大於母核活度 ❌(錯誤陳述 = 答案) — 在長期平衡達成後,子核活度等於母核活度(A2=A1A_2 = A_1),不是「大於」。注意:這與**過渡平衡(transient equilibrium)**不同,過渡平衡時子核活度會「大於」母核;長期平衡時只等於,不大於。

(D) 於一段時間後,子核的活度等於母核活度 ✅(正確陳述) — 長期平衡的特徵:A1=A2A_1 = A_2,即 $\lambda_1 N_

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