Ficha 16 Comoresolverproblemas Nucleaar
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Supuesto Práctico: Problemas Oposiciones de Física y Química. Preparador: Paco Martínez ¿Cómo resolver un problema de Nuclear? 1. Lee cuidadosamente el enunciado del problema. 2. Anota los datos que te dan y lo que te preguntan de forma esquemática y gráfica. 3. Hay datos que debes deducir y considerar como datos cuando lo necesites como la velocidad de las luz c=3·10 8 m·s -1 . 4.Deben usarse unidades del SI, sobre todo expresar en el SI los resultados finales. A veces es más cómodo trabajar alginas magnitudes como la energía en eV o MeV y el tiempo en años, para lo que se deben usar las equivalencias y los factores de conversión adecuados. 5. La energía de enlace por nucleón es una medida de la estabilidad de los núcleos. Para obtenerla calcula primero la perdida o defecto de masa y a partir de ella la energía de enlace del núcleo y por ultimo dividir por el nº de nucleones para obtener la energía de enlace por nucleón. 6. En el caso de desintegración nuclear debes identificar la ecuación nuclear que se plantea. Anota los datos que te dan referentes a las muestras, e identifica los que se refieren a la muestra inicial y los que se refieren a la muestra pasado un tiempo. Aplica la ley de desintegración radiactiva, despeja la magnitud solicitada y realiza los cálculos necesarios. 7. Sustituye cada magnitud por el dato del problema, solo al final del mismo. Comprueba que las unidades utilizadas se encuentran en el sistema Internacional. 8. Realiza la interpretación física y la coherencia de la magnitud del resultado escrito y recuadrado con sus unidades de medida. Algunas estrategias de resolución en Nuclear La resolución de un problema debe ser el resultado de la correcta interpretación del mismo y de la aplicación de unos razonamientos y conceptos que debes explicar por escrito. Las ecuaciones (formulas adecuadas) y los cálculos matemáticos vienen después. Debes explicar lo que haces y porque lo haces, el curso de los razonamientos y breves comentarios en cada paso. Después de leer atentamente el problema haz un esquema del mismo, donde aparezcan los datos e incógnitas y el proceso seguido ene l mismo. Hacer graficas y esquemas aclaratorios cundo sea necesario. Composición del núcleo: Los núcleos atómicos están formados por neutrones y protones que reciben el nombre de nucleones. La relación entre el número atómico (Z) el número másico (A) y el número de neutrones (N) es: A=Z+N; N=A-Z Donde Z= nº p + y A= nº p + + nº n Energía de enlace nuclear No te confundas la energía de enlace nuclear con la energía de enlace de un átomo. Recuerda que el defecto de masa es la diferencia entre la suma de las masas de los protones y neutrones que lo forman y la masa atómica del átomo. En estos problemas debes utilizar todos los decimales que te den. Debes usar al menos tres cifras significativas. Eenlace=∆m·c 2 ; c= 3·10 8 m·s -1 ; donde ∆m=(Z·mprotón + N·mneutrón - Matómica); Eenlace por nucleón= Eenlace/A Desintegración radiactiva : En los problemas de desintegración nuclear. no te equivoques a la hora de resolver la ecuación exponencial y recuerda que en la expresión tienes logaritmos neperianos (base e) y no son logaritmos decimales. Pon especial cuidado en no confundirte al utilizar la calculadora. La velocidad de desintegración radiactiva (A= dN/dt= -·N), no es constante en el tiempo, sigue una exponencial: N=N0·e - t ley Donde N0 es el número de átomos que tenemos al principio, N representa el número de átomos que tenemos al cabo de un tiempo t, y es la constante de desintegración. Tomado logaritmos neperianos: El periodo de semidesintegración . Mide el tiempo que tarda una muestra en reducirse a la mitad. Nos permite calcular la cte de desintegración conocido T1/2 y viceversa. Actividad radiactiva: Es la velocidad de desintegración, es el número de desintegraciones por la unidad de tiempo: A=N· ¸: A=A0·e - t Recuerda que la unidad de actividad radiactiva es el Becquerel (Bq) 1Curie (Ci)= 3,7·10 10 Bq. La unidad S.I. es núcleos/s (ó s -1 ) que se conoce con el nombre de becquerel (Bq) o becquerelio. El becquerel se define como la actividad de una cantidad de material radioactivo con una tasa de decaimiento de un núcleo por segundo. Se denomina semivida vida media ( ) al tiempo medio que tarda un núclido en perderla mitad de su actividad y en desintegrarse. La vida media o semivida es un concepto puramente estadístico y viene dada por la inversa de la constante de desintegración: Las leyes de Soddy Fajans: Estudian la emisión de partículas , ß y y justifican las series radiactivas (4n; 4n+1; 4n+2, 4n+3) En las reacciones nucleares se conserva Z y A. Los núcleos más livianos se estabilizan mediante reacciones de fusión nuclear y los más pesados mediante fisión nuclear, en las que se enormes cantidades de energía. Equivalencia masa -energía: 1 u=1,66·10 -27 kg=1,49·10 -10 J =9,31·10 8 eV=931 MeV; 1eV=1,6·10 -19 J c 2 =931 MeV/u; 1año-luz=9,46·10 15 m; 1 año=3,154·10 7 s; 1 nm=10 -9 m / ln T 12 2 · N N ln - ·t; t ln N N 0 1 0 / / T ;T ·ln ln 12 12 1 2 2
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Orientaciones metodológicasComo resolver problemas de Física Nuclear
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Supuesto Prctico: Problemas Oposiciones de Fsica y Qumica. Preparador: Paco Martnez
Cmo resolver un problema de Nuclear? 1. Lee cuidadosamente el enunciado del problema. 2. Anota los datos que te dan y lo que te preguntan de forma esquemtica y grfica. 3. Hay datos que debes deducir y considerar como datos cuando lo necesites como la velocidad de las luz c=3108 ms-1. 4.Deben usarse unidades del SI, sobre todo expresar en el SI los resultados finales. A veces es ms cmodo trabajar alginas magnitudes como la energa en eV o MeV y el tiempo en aos, para lo que se deben usar las equivalencias y los factores de conversin adecuados. 5. La energa de enlace por nuclen es una medida de la estabilidad de los ncleos. Para obtenerla calcula primero la perdida o defecto de masa y a partir de ella la energa de enlace del ncleo y por ultimo dividir por el n de nucleones para obtener la energa de enlace por nuclen. 6. En el caso de desintegracin nuclear debes identificar la ecuacin nuclear que se plantea. Anota los datos que te dan referentes a las muestras, e identifica los que se refieren a la muestra inicial y los que se refieren a la muestra pasado un tiempo. Aplica la ley de desintegracin radiactiva, despeja la magnitud solicitada y realiza los clculos necesarios. 7. Sustituye cada magnitud por el dato del problema, solo al final del mismo. Comprueba que las unidades utilizadas se encuentran en el sistema Internacional. 8. Realiza la interpretacin fsica y la coherencia de la magnitud del resultado escrito y recuadrado con sus unidades de medida.
Algunas estrategias de resolucin en Nuclear La resolucin de un problema debe ser el resultado de la correcta interpretacin del mismo y de la aplicacin de unos razonamientos y conceptos que debes explicar por escrito. Las ecuaciones (formulas adecuadas) y los clculos matemticos vienen despus. Debes explicar lo que haces y porque lo haces, el curso de los razonamientos y breves comentarios en cada paso. Despus de leer atentamente el problema haz un esquema del mismo, donde aparezcan los datos e incgnitas y el proceso seguido ene l mismo. Hacer graficas y esquemas aclaratorios cundo sea necesario. Composicin del ncleo: Los ncleos atmicos estn formados por neutrones y protones que reciben el nombre de nucleones.
La relacin entre el nmero atmico (Z) el nmero msico (A) y el nmero de neutrones (N) es: A=Z+N; N=A-Z Donde Z= n p
+ y A= n p
+ + n n
Energa de enlace nuclear No te confundas la energa de enlace nuclear con la energa de enlace de un tomo. Recuerda que el defecto de masa es la diferencia entre la suma de las masas de los protones y neutrones que lo forman y la masa atmica del tomo. En estos problemas debes utilizar todos los decimales que te den. Debes usar al menos tres cifras significativas.
Eenlace=mc2; c= 3108 ms-1; donde m=(Zmprotn + Nmneutrn - Matmica); Eenlace por nuclen= Eenlace/A Desintegracin radiactiva: En los problemas de desintegracin nuclear. no te equivoques a la hora de resolver la ecuacin exponencial y recuerda que en la expresin tienes logaritmos neperianos (base e) y no son logaritmos decimales. Pon especial cuidado en no confundirte al utilizar la calculadora. La velocidad de desintegracin radiactiva (A= dN/dt= -N), no es constante en el tiempo, sigue una
exponencial: N=N0e-t ley
Donde N0 es el nmero de tomos que tenemos al principio, N representa el nmero
de tomos que tenemos al cabo de un tiempo t, y es la constante de desintegracin. Tomado logaritmos neperianos: El periodo de semidesintegracin. Mide el tiempo que tarda una muestra en reducirse a la mitad. Nos permite calcular la cte de desintegracin conocido T1/2 y viceversa. Actividad radiactiva: Es la velocidad de desintegracin, es el nmero de desintegraciones por la unidad de
tiempo: A=N: A=A0e-t
Recuerda que la unidad de actividad radiactiva es el Becquerel (Bq) 1Curie (Ci)= 3,71010 Bq.
La unidad S.I. es ncleos/s ( s-1) que se conoce con el nombre de becquerel (Bq) o becquerelio.
El becquerel se define como la actividad de una cantidad de material radioactivo con una tasa de decaimiento de un ncleo por segundo.
Se denomina semivida vida media ( ) al tiempo medio que tarda un nclido en perderla mitad de su actividad y en desintegrarse.
La vida media o semivida es un concepto puramente estadstico y viene dada por la inversa de la constante de desintegracin:
Las leyes de Soddy Fajans: Estudian la emisin de partculas , y y justifican las series radiactivas (4n; 4n+1; 4n+2, 4n+3) En las reacciones nucleares se conserva Z y A. Los ncleos ms livianos se estabilizan mediante reacciones de fusin nuclear y los ms pesados mediante fisin nuclear, en las que se enormes cantidades de energa.
Equivalencia masa -energa: 1 u=1,6610-27 kg=1,4910-10 J =9,31108 eV=931 MeV; 1eV=1,610-19 J c2=931 MeV/u; 1ao-luz=9,461015 m; 1 ao=3,154107 s; 1 nm=10-9 m
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