Another Explanation (5):
সমাধান:
টিট্রিয়ামের অর্ধায়ু \(T_{1/2}\) = 12.5 বছর।
প্রশ্ন অনুযায়ী, একখণ্ড টিট্রিয়ামের \(\frac{3}{4}\) অংশ ক্ষয় হতে কত সময় লাগবে তা নির্ণয় করব।
ধাপ ১: অর্ধায়ুর সংজ্ঞা ও সূত্র:
অর্ধায়ু \(T_{1/2}\) মানে, মূল উপাদানের অর্ধেক ক্ষয় হলে সময় লাগে।
অবশিষ্ট অংশের পরিমাণ নির্ণয়ে, যদি \(N_0\) ছিল মূল পরিমাণ, তবে after \(t\) বছর, অবশিষ্ট পরিমাণ হবে:
\[
N = N_0 \times \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{T_{1/2}}}
\]
ধাপ ২: ক্ষয় হওয়া অংশের পরিমাণ নির্ণয়:
আদর্শে, মূল অংশের \(\frac{1}{4}\) ক্ষয় হয়েছে, অর্থাৎ অবশিষ্ট অংশ হবে \(\frac{3}{4}\)।
তাই,
\[
\frac{N}{N_0} = \frac{3}{4} = \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{T_{1/2}}}
\]
ধাপ ৩: সমীকরণ থেকে \(t\) নির্ণয়:
লগarithmic রূপে লিখলে:
\[
\ln \left(\frac{3}{4}\right) = \frac{t}{T_{1/2}} \times \ln \left(\frac{1}{2}\right)
\]
অর্থাৎ,
\[
t = T_{1/2} \times \frac{\ln \left(\frac{3}{4}\right)}{\ln \left(\frac{1}{2}\right)}
\]
ধাপ ৪: মান গণনা:
\[
t = 12.5 \times \frac{\ln \left(\frac{3}{4}\right)}{\ln \left(\frac{1}{2}\right)}
\]
এখানে,
\[
\ln \left(\frac{3}{4}\right) = \ln 3 - \ln 4 = \ln 3 - 2 \ln 2
\]
\[
\ln \left(\frac{1}{2}\right) = - \ln 2
\]
সুতরাং,
\[
t = 12.5 \times \frac{\ln 3 - 2 \ln 2}{- \ln 2}
\]
\[
t = 12.5 \times \frac{- (\ln 3 - 2 \ln 2)}{\ln 2}
\]
\[
t = 12.5 \times \frac{- \ln 3 + 2 \ln 2}{\ln 2}
\]
\[
t = 12.5 \times \left( \frac{2 \ln 2 - \ln 3}{\ln 2} \right)
\]
প্রথমে, \(\ln 2 \approx 0.6931\), \(\ln 3 \approx 1.0986\):
\[
t \approx 12.5 \times \frac{2 \times 0.6931 - 1.0986}{0.6931}
\]
\[
t \approx 12.5 \times \frac{1.3862 - 1.0986}{0.6931}
\]
\[
t \approx 12.5 \times \frac{0.2876}{0.6931}
\]
\[
t \approx 12.5 \times 0.415
\]
\[
t \approx 5.19 \text{ বছর}
\]
প্রতিটি অর্ধায়ু সময়ের জন্য ক্ষয় অংশের জন্য, পুরো ক্ষয় অংশের জন্য সময় দ্বিগুণ হবে। তবে, এখানে লক্ষ্য হলো \(\frac{3}{4}\) ক্ষয়, যা দুটি অর্ধায়ুর সমান ক্ষয় নয়, বরং এক অর্ধায়ুর পরে অর্ধেক ক্ষয়।
তাই, সম্পূর্ণ ক্ষয় সময় = \(2 \times 12.5 = 25\) বছর। কারণ, প্রথম অর্ধায়ুতে ৫০% ক্ষয়, দ্বিতীয় অর্ধায়ুতে ২৫% ক্ষয়, মোট ক্ষয় হবে ৭৫%।
সুতরাং, একখণ্ড টিট্রিয়ামের \(\frac{3}{4}\) অংশ ক্ষয় হতে মোট সময় = **25 বছর**।
উত্তর: ২৫ বছর