Prawo rozpadu naturalnego

Prawo rozpadu naturalnego – zależność określająca szybkość ubywania pierwotnej masy substancji zbudowanej z jednego rodzaju cząstek, która ulega naturalnemu, spontanicznemu rozpadowi. Prawo ma zastosowanie w rozpadzie promieniotwórczym ciał, ale w ogólności dotyczy wielu procesów fizycznych. Prawo to głosi, że jeśli prawdopodobieństwo rozpadu cząstek tworzących substancję jest dla każdej z nich jednakowe i niezależne oraz nie zmienia się w czasie trwania procesu rozpadu, to ubytek masy substancji w niewielkim odcinku czasu można wyrazić wzorem: Po scałkowaniu: gdzie: – masa substancji ulegającej rozpadowi, – stała rozpadu charakterystyczna dla danego izotopu lub substancji, – czas, – masa początkowa substancji w momencie – masa substancji w czasie We wzorze na prawo rozpadu zamiast stałej rozpadu używana jest wielkość zwana średnim czasem życia. Czas po którym w stanie początkowym pozostaje połowa masy próbki nazywa się czasem połowicznego rozpadu Co można wyrazić wzorem: lub Wzór na ilość pozostającej substancji można wyrazić: Masa cząstek, które się rozpadły od początku, czyli czasu w którym masa była równa to: Masę cząstek, które się rozpadają w jednostce czasu, a więc szybkość rozpadania się (patrz aktywność promieniotwórcza), można przedstawić jako: W prawie rozpadu naturalnego w miejsce masy można używać inne wielkości mierzące ilość rozpadającego się czynnika, np. liczbę cząstek. Prawo rozpadu naturalnego ma zastosowanie do cząstek elementarnych, jąder atomowych i substratów reakcji chemicznych, które zachodzą zgodnie z kinetyką pierwszego rzędu. Prawo rozpadu naturalnego zastosowane do opisu zachowania izotopów promieniotwórczych znane jest jako prawo rozpadu promieniotwórczego lub prawo przemian promieniotwórczych a samo równanie jako równanie rozpadu promieniotwórczego. Prawo to jest matematycznie identyczne z prawami opisującymi wiele innych procesów w fizycznych np.: * stygnięcie ciała opisuje wówczas zmianę temperatury (prawo stygnięcia), * rozładowanie kondensatora – ładunek elektryczny na okładkach kondensatora.