마이노트

[일반화학]

0

오래전 지어진 무덤에서 출토된 나무 식기를 발견하였다.

이 나무 조각을 방사성 탄소 연대 측정법을 통해 탄소-14의 비율을 측정하였더니, 현재 대기중의 탄소-14 비율에 비해 \displaystyle 89.2%가 남아있음을 확인했다. 그러나 추가 조사 결과, \displaystyle 673년 전 도굴 과정에서 현대의 탄소가 유입되어, 나무 조각 속에 남아 있던 탄소-14의 비율이 비정상적으로 \displaystyle 19.7% 상승함을 다른 유물을 통해 확인할 수 있었다. 이 나무 식기는 몇 년 전에 만들어졌는가? 단, 탄소-14의 반감기는 \displaystyle 5730년이고, 나무 식기가 만들어졌을 때부터 탄소-14의 대기 중 비율은 일정했다고 가정한다.

원래 존재하는 탄소-14의 양을 \displaystyle N이라 두자. 현재는 \displaystyle 0.892N만이 남아있는 상황이다. 반감기 값을 통해

\displaystyle \lambda=\dfrac{0.693}{t_{1/2}}=\dfrac{0.693}{5730}=1.21\times 10^{-4}\mathrm{yr^{-1}} 임을 알 수 있다.
따라서 \displaystyle 673년 전 도굴된 후 공기가 유입된 후의 나무 식기에 들어있는 최종 탄소-14의 양은

\displaystyle \ln\dfrac{0.892N}{N_{673}}=-\lambda t 에서 \displaystyle N_{-673}=0.892Ne^{\lambda t}=0.892Ne^{(1.21\times 10^{-4})\times 673}=0.968N 가 된다.

그 후 탄소 오염이 되기 전 탄소-14의 양은 \displaystyle 0.968N\times \dfrac{100}{119.7}=0.808N 이다.

이제 마지막으로 원본 식기에서부터 도굴될 때 까지의 시간을 구하면

\displaystyle t_{initial}=-\dfrac{1}{\lambda}\ln\dfrac{0.808N}{N}=1759\mathrm{yr} 이다. 따라서 식기는 \displaystyle 1759+673=2432년 전 제작되었다.

커뮤니티 Q&A

문제와 관련된 게시글이에요.

이해가 안 되거나 궁금한 점이 있다면 커뮤니티에 질문해 보세요!

게시글 작성하기