INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA NUCLEAR

Curso Multimedia de Física. 2º Bachillerato.© Antonio Moya Ansón Nº.Reg.: V-1272-04

El Núcleo AtómicoPrincipios del Siglo XX

Estructura del átomo

-Protones, cargas positivas, nucleares

-Neutrones, cargas neutras, nucleares

Cqumam pp1910·6.1;007277.1

Cqumam nn 0;008665.1

-Electrones, cargas negativas, cortezaCqumam ee

1910·6.1;000549.0

Masa atómica de un isótopo umaAmZAmmZM nep

Z, número atómico:

nucleones

número de protones del núcleo

A, número másico: número de nucleones del núcleo

N=A-Znúmero de

neutrones del núcleo

Isótopos: dos especies de un mismo elemento químico (mismo Z) de distinto A O16

8 O158 H1

1 H21 H3

1

XAZ

El Núcleo AtómicoMasa atómica de un elemento Media ponderada de las masas

atómicas de sus isótopos naturales

%4.75:35 relativaabundanciaCl

%6.24:37 relativaabundanciaCl umaAr 492.35

100

6.24·374.75·35

Radio del átomo: Angstrom (10-10m)Radio del Núcleo: Fermi (10-15m)

Densidad del núcleo: 3

44333/1153

10·38.1·10·2.1

34

34 m

uma

m

uma

A

A

r

A

317

27

344 10·27.2

1

10·66.1·10·38.1

m

Kg

uma

Kg

m

uma

¡Enorme!Ejercicio 1

La Energía de Enlace Nuclear. Estabilidad Nuclear

La masa de cualquier núcleo es, siempre, menor que la suma de la masa de sus nucleones

Li73

Mnúcleo (uma)

7.01599

MTnucleones (uma)

3·mp+4·mn

=7.056491

M=MTnucleones-Mnúcleo (uma)

0.040501

W18474 183.94994 74·mp+110·mn

=185.4916481.541708

2·cmEnucleonesnucleones TT

2·cmE núcleonúcleo núcleoTenlace EEE

nucleones 2·cmEenlace

Ejercicio 2

A

EE enlace

nucleón Medida de la estabilidad de los núcleos

Ejercicio 3

La Energía de Enlace Nuclear. Estabilidad Nuclear

Se puede estudiar la estabilidad de los núcleos representando gráficamente la Energía de enlace por nucleón en función de A...

Ejercicio 4

El elemento más estable es el hierro

Si un núcleo pesado (A>85) se fragmentara por la mitad, los núcleos resultantes serían más estables

El núcleo que resultara de juntar dos núcleos ligeros sería mucho más estable

Fisión nuclear

Fusión nuclear

Ejercicio 5 Ejercicio 6

La Radiactividad NaturalEmisión de radiaciones por el núcleo de algunos elementos químicos que los hace

inestables

Partículas

Henri Becquerel (1852-1908)

1896 Sales de UranioRayos muy penetrantesImpresionaban las placas fotográficasDescargaban los cuerpos electrizadosRadio Torio Polonio ······

Núcleos de Helio He42 YHeX A

ZAZ

42

42

1ª ley de

Soddy-Fajans

Partículas Electrones rápidos e01 YeX A

ZAZ 1

01 2ª ley de

Soddy-Fajans epn 0

111

10

Partículas Radiación electromagnética que emite el núcleo, excitado después de una emisión o *YX YY *

*WX WW *

La Radiactividad Natural

Partículas e0

1 YeX A

ZAZ 1

01

e01

Electrones rápidos

Positrones rápidos YeX AZ

AZ 1

01

Estabilidad de los núcleosLa relación entre Z y N es fundamental para

entender la inestabilidad de un núcleo

O168 np 88

F199 np 109

As7533 np 4233

I12753 np 7453

U23892 np 14692

La interacción fuerte ha de compensar la repulsión eléctrica entre protones, por lo que el número de neutrones debe aumentar más deprisa. Pero llega un momento en el que la estabilidad ya no es posible (Z>82)

Radioisótopos

Ejercicio 7

Leyes de la Desintegración RadiactivaLeyes estadísticas que rigen la evolución de la muestra radiactiva con

el tiempo, en función de los procesos de desintegración radiactiva

Actividad, A Número de desintegraciones por unidad de tiempo

dt

dNA N

N

N

tdt

N

dNN

dt

dN0 0

teNN ·0

Período de semidesintegración, T Tiempo necesario para que se desintegren la mitad de los átomos existentes en el instante inicial

20

0

NN T

2ln

·2 0

0 TeNN T

Ejercicio 8

añosTU 9238 10·5.4

díasTRn 82.3222

añosTRa 1620226 Vida media, Tiempo necesario para que se desintegre toda la muestra si A fuese constante

1

Ejercicio 9

Ejercicio 10

Ejercicio 11

Ejercicio 12

Ejercicio 13

Ejercicio 14

Aspecto Energético de las Reacciones Nucleares

Reacciones Nucleares: Transformaciones de unos núcleos en otros provocadas por bombardeo de partículas elementales o núcleos ligeros

OpN 178

147 OpN 17

8147 ,

HepLi 42

73 , RnRa 222

8622688 ,

Se conserva:-Cantidad de movimiento

-Momento Cinético

-Energía Total

-Número de nucleones

-Carga eléctrica

-Número de spinUnU 239

9210

23892 RADIOISÓTOPO

eNpU 01

23993

23992 eNpU 0

123993

23992 ePuNp 0

123994

23993

¡Combustible escaso!nPAl 1

03015

2713 SiP 30

143015 e0

1

Radioisótopo

Piones, Partículas de intercambio de la interacción fuerte

pp

np

pp

pp11

11

10

11

011

11

11

11

Aspecto Energético de las Reacciones Nucleares

Neutrones lentos Son los mejores proyectiles

Balance de Energía, Q La energía debe conservarse, Q mide la energía absorbida o liberada en la reacción

reactivosproductos EEQ

2·cmQ

Reacción endotérmica:

Reacción exotérmica:

0Q

0Q

Ejercicio 15 Ejercicio 16 Ejercicio 17

La Fisión Nuclear. Los reactores nuclearesNúcleos pesados, como el 235U o el 239Pu, se rompen , al ser

bombardeados por neutrones, en dos núcleos de tamaño intermedio, más unos pocos neutrones más energía

KrBanU 8936

11456

10

23592 n1

03

nZrTenU 10

9740

13752

10

23592 2

Proyectiles: Neutrones lentos TAMAÑO CRÍTICO

Reacción en cadena

La Fisión Nuclear. Los reactores nucleares

Si la muestra supera el tamaño crítico, se

superan en un segundo 3100 fisiones

Aplicaciones de la fisión

Bomba atómica:

Reactores nucleares

Combustible: 235U o 239PuModerador: H2O, C, o D2O

Barras absorbentes: B o Cd

La Fisión Nuclear. Los reactores nucleares

Central Nuclear de Vandellòs, Tarragona

La Fisión Nuclear. Los reactores nuclearesReactores nucleares

Inconvenientes: Eliminación de residuos

Tiempo de vida corto del reactor

Combustible escaso

Alternativa: Reactores Reproductores

Algunas aplicaciones de los radioisótoposLos radioisótopos son unos “sustitutos radiactivos” de los elementos

estables, por lo que intervienen en las reacciones químicas

Fechar una muestra orgánica antigua

Método del 14C CpnN 146

11

10

147

NC 147

146

Muestra orgánica viva

C146 C12

6

añosTC 557014

Muestra orgánica muerta

C126C14

6

Tiempo transcurridoTrazadores en estudios biológicos

Ejercicio 18

Velocidad reacciones químicas Oclusiones arteriales

Funcionamiento del hígado Funcionamiento de las glándulas tiroideas

Localización de tumores cancerosos

Algunas aplicaciones de los radioisótoposTratamiento de células cancerosas

Radiación Co60

Y90

Destrucción de células en mitosis

Uso médico de los Radioisótopos

La Fusión NuclearUnión de dos núcleos muy ligeros para obtener uno más estable

Proceso muy energético Repulsión eléctrica entre núcleospero

Temperatura de ignición: 100 millones de grados Estrellas

MeVeHeH 7.26224 01

42

11 MeVHnH 224.22

111

MeVeHHH 35.101

21

11

11 MeVeHHH 6.40

131

21

11

MeVHH

MeVnHeHH

2.4

2.311

31

322

121 · · ·

Energía de futuro: Abundancia de combustibleAusencia de residuosImposibilidad de reacción en cadena

Confinamiento magnético

láseres

Ejercicio 19 Ejercicio 20 Ejercicio 21

2 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 1.-*De la de…nición de la unidad demasa atómica (uma o u), seobtiene que 16g del isótopo del oxígeno 16

8 O contienen 6.02¢1023¶atomos (no deAvogadro). Deducir deestos datos cuántos Kg equivalen a una uma.

Ejercicio 2.-Calcula la energía de enlace del núcleo de litio, 73Li.E jercicio 3.-Calcula la energía de enlace por nucleón del núcleo de litio,

73Li.

E jercicio 4.-Si el defecto demasa del 238U es1.85348u y del 7Li 0.03955u,¿cuál de los dos es más estable?. Razona la respuesta.

Ejercicio 5.-Determinar la energía deenlacepor nucleón enMeV del 5626F e,sabiendo que su masa es 55.93497u (Datos: mneutr ¶on = 1:008665u; mprot¶on =1:007825u:)

Ejercicio 6.-*Las masas atómicas del 74Be y del 9

4Be son 7:016930u y9:012183u, respectivamente. Determinar cuál esmásestable. (Datos: mneutr ¶on =1:008665u; mprot¶on =1:007825u):

Ejercicio 7.-Calcula el número másico y el número atómico que resulta del23892 U después de que se emitan 3 partículas ®y 2 ¯.

Ejercicio 8.- ¿Cuál es la unidad de ¸ en el S.I.?.E jercicio 9.-La ley de desintegración de una substancia radiactiva es N =

N0e¡ 0:02t, enS.I.. Calcula cuál es superíododedesintegración. ¿Cuánto tiempodebe transcurrir para que N0 se reduzca a la mitad?, ¿y a la quinta parte?.

Ejercicio 10.-Si el período de semidesintegración del núclido 14C es de5570 años, calcula cuál será la actividad deunamuestra de5gdeeseelemento.(Dato: N A=6.023¢1023).

2 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 1.-*De la de…nición de la unidad demasa atómica (uma o u), seobtiene que 16g del isótopo del oxígeno 16

8 O contienen 6.02¢1023¶atomos (no deAvogadro). Deducir deestos datos cuántos Kg equivalen a una uma.

Ejercicio 2.-Calcula la energía de enlace del núcleo de litio, 73Li.E jercicio 3.-Calcula la energía de enlace por nucleón del núcleo de litio,

73Li.

E jercicio 4.-Si el defecto demasa del 238U es1.85348u y del 7Li 0.03955u,¿cuál de los dos es más estable?. Razona la respuesta.

Ejercicio 5.-Determinar la energía deenlacepor nucleón enMeV del 5626F e,sabiendo que su masa es 55.93497u (Datos: mneutr ¶on = 1:008665u; mprot¶on =1:007825u:)

Ejercicio 6.-*Las masas atómicas del 74Be y del 9

4Be son 7:016930u y9:012183u, respectivamente. Determinar cuál esmásestable. (Datos: mneutr ¶on =1:008665u; mprot¶on =1:007825u):

Ejercicio 7.-Calcula el número másico y el número atómico que resulta del23892 U después de que se emitan 3 partículas ®y 2 ¯.

Ejercicio 8.- ¿Cuál es la unidad de ¸ en el S.I.?.E jercicio 9.-La ley de desintegración de una substancia radiactiva es N =

N0e¡ 0:02t, enS.I.. Calcula cuál es superíododedesintegración. ¿Cuánto tiempodebe transcurrir para que N0 se reduzca a la mitad?, ¿y a la quinta parte?.

Ejercicio 10.-Si el período de semidesintegración del núclido 14C es de5570 años, calcula cuál será la actividad deunamuestra de5gdeeseelemento.(Dato: N A=6.023¢1023).

2 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 1.-*De la de…nición de la unidad demasa atómica (uma o u), seobtiene que 16g del isótopo del oxígeno 16

8 O contienen 6.02¢1023¶atomos (no deAvogadro). Deducir deestos datos cuántos Kg equivalen a una uma.

Ejercicio 2.-Calcula la energía de enlace del núcleo de litio, 73Li.E jercicio 3.-Calcula la energía de enlace por nucleón del núcleo de litio,

73Li.

E jercicio 4.-Si el defecto demasa del 238U es1.85348u y del 7Li 0.03955u,¿cuál de los dos es más estable?. Razona la respuesta.

Ejercicio 5.-Determinar la energía deenlacepor nucleón enMeV del 5626F e,sabiendo que su masa es 55.93497u (Datos: mneutr ¶on = 1:008665u; mprot¶on =1:007825u:)

Ejercicio 6.-*Las masas atómicas del 74Be y del 9

4Be son 7:016930u y9:012183u, respectivamente. Determinar cuál esmásestable. (Datos: mneutr ¶on =1:008665u; mprot¶on =1:007825u):

Ejercicio 7.-Calcula el número másico y el número atómico que resulta del23892 U después de que se emitan 3 partículas ®y 2 ¯.

Ejercicio 8.- ¿Cuál es la unidad de ¸ en el S.I.?.E jercicio 9.-La ley de desintegración de una substancia radiactiva es N =

N0e¡ 0:02t, enS.I.. Calcula cuál es superíododedesintegración. ¿Cuánto tiempodebe transcurrir para que N0 se reduzca a la mitad?, ¿y a la quinta parte?.

Ejercicio 10.-Si el período de semidesintegración del núclido 14C es de5570 años, calcula cuál será la actividad deunamuestra de5gdeeseelemento.(Dato: N A=6.023¢1023).

2 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 1.-*De la de…nición de la unidad demasa atómica (uma o u), seobtiene que 16g del isótopo del oxígeno 16

8 O contienen 6.02¢1023¶atomos (no deAvogadro). Deducir deestos datos cuántos Kg equivalen a una uma.

Ejercicio 2.-Calcula la energía de enlace del núcleo de litio, 73Li.E jercicio 3.-Calcula la energía de enlace por nucleón del núcleo de litio,

73Li.

E jercicio 4.-Si el defecto demasa del 238U es1.85348u y del 7Li 0.03955u,¿cuál de los dos es más estable?. Razona la respuesta.

Ejercicio 5.-Determinar la energía deenlacepor nucleón enMeV del 5626F e,sabiendo que su masa es 55.93497u (Datos: mneutr ¶on = 1:008665u; mprot¶on =1:007825u:)

Ejercicio 6.-*Las masas atómicas del 74Be y del 9

4Be son 7:016930u y9:012183u, respectivamente. Determinar cuál esmásestable. (Datos: mneutr ¶on =1:008665u; mprot¶on =1:007825u):

Ejercicio 7.-Calcula el número másico y el número atómico que resulta del23892 U después de que se emitan 3 partículas ®y 2 ¯.

Ejercicio 8.- ¿Cuál es la unidad de ¸ en el S.I.?.E jercicio 9.-La ley de desintegración de una substancia radiactiva es N =

N0e¡ 0:02t, enS.I.. Calcula cuál es superíododedesintegración. ¿Cuánto tiempodebe transcurrir para que N0 se reduzca a la mitad?, ¿y a la quinta parte?.

Ejercicio 10.-Si el período de semidesintegración del núclido 14C es de5570 años, calcula cuál será la actividad deunamuestra de5gdeeseelemento.(Dato: N A=6.023¢1023).

2 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 1.-*De la de…nición de la unidad demasa atómica (uma o u), seobtiene que 16g del isótopo del oxígeno 16

8 O contienen 6.02¢1023¶atomos (no deAvogadro). Deducir deestos datos cuántos Kg equivalen a una uma.

Ejercicio 2.-Calcula la energía de enlace del núcleo de litio, 73Li.E jercicio 3.-Calcula la energía de enlace por nucleón del núcleo de litio,

73Li.

E jercicio 4.-Si el defecto demasa del 238U es1.85348u y del 7Li 0.03955u,¿cuál de los dos es más estable?. Razona la respuesta.

Ejercicio 5.-Determinar la energía deenlacepor nucleón enMeV del 5626F e,sabiendo que su masa es 55.93497u (Datos: mneutr ¶on = 1:008665u; mprot¶on =1:007825u:)

Ejercicio 6.-*Las masas atómicas del 74Be y del 9

4Be son 7:016930u y9:012183u, respectivamente. Determinar cuál esmásestable. (Datos: mneutr ¶on =1:008665u; mprot¶on =1:007825u):

Ejercicio 7.-Calcula el número másico y el número atómico que resulta del23892 U después de que se emitan 3 partículas ®y 2 ¯.

Ejercicio 8.- ¿Cuál es la unidad de ¸ en el S.I.?.E jercicio 9.-La ley de desintegración de una substancia radiactiva es N =

N0e¡ 0:02t, enS.I.. Calcula cuál es superíododedesintegración. ¿Cuánto tiempodebe transcurrir para que N0 se reduzca a la mitad?, ¿y a la quinta parte?.

Ejercicio 10.-Si el período de semidesintegración del núclido 14C es de5570 años, calcula cuál será la actividad deunamuestra de5gdeeseelemento.(Dato: N A=6.023¢1023).

2 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 1.-*De la de…nición de la unidad demasa atómica (uma o u), seobtiene que 16g del isótopo del oxígeno 16

8 O contienen 6.02¢1023¶atomos (no deAvogadro). Deducir deestos datos cuántos Kg equivalen a una uma.

Ejercicio 2.-Calcula la energía de enlace del núcleo de litio, 73Li.E jercicio 3.-Calcula la energía de enlace por nucleón del núcleo de litio,

73Li.

E jercicio 4.-Si el defecto demasa del 238U es1.85348u y del 7Li 0.03955u,¿cuál de los dos es más estable?. Razona la respuesta.

Ejercicio 5.-Determinar la energía deenlacepor nucleón enMeV del 5626F e,sabiendo que su masa es 55.93497u (Datos: mneutr ¶on = 1:008665u; mprot¶on =1:007825u:)

Ejercicio 6.-*Las masas atómicas del 74Be y del 9

4Be son 7:016930u y9:012183u, respectivamente. Determinar cuál esmásestable. (Datos: mneutr ¶on =1:008665u; mprot¶on =1:007825u):

Ejercicio 7.-Calcula el número másico y el número atómico que resulta del23892 U después de que se emitan 3 partículas ®y 2 ¯.

Ejercicio 8.- ¿Cuál es la unidad de ¸ en el S.I.?.E jercicio 9.-La ley de desintegración de una substancia radiactiva es N =

N0e¡ 0:02t, enS.I.. Calcula cuál es superíododedesintegración. ¿Cuánto tiempodebe transcurrir para que N0 se reduzca a la mitad?, ¿y a la quinta parte?.

Ejercicio 10.-Si el período de semidesintegración del núclido 14C es de5570 años, calcula cuál será la actividad deunamuestra de5gdeeseelemento.(Dato: N A=6.023¢1023).

2 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 1.-*De la de…nición de la unidad demasa atómica (uma o u), seobtiene que 16g del isótopo del oxígeno 16

8 O contienen 6.02¢1023¶atomos (no deAvogadro). Deducir deestos datos cuántos Kg equivalen a una uma.

Ejercicio 2.-Calcula la energía de enlace del núcleo de litio, 73Li.E jercicio 3.-Calcula la energía de enlace por nucleón del núcleo de litio,

73Li.

E jercicio 4.-Si el defecto demasa del 238U es1.85348u y del 7Li 0.03955u,¿cuál de los dos es más estable?. Razona la respuesta.

Ejercicio 5.-Determinar la energía deenlacepor nucleón enMeV del 5626F e,sabiendo que su masa es 55.93497u (Datos: mneutr ¶on = 1:008665u; mprot¶on =1:007825u:)

Ejercicio 6.-*Las masas atómicas del 74Be y del 9

4Be son 7:016930u y9:012183u, respectivamente. Determinar cuál esmásestable. (Datos: mneutr ¶on =1:008665u; mprot¶on =1:007825u):

Ejercicio 7.-Calcula el número másico y el número atómico que resulta del23892 U después de que se emitan 3 partículas ®y 2 ¯.

Ejercicio 8.- ¿Cuál es la unidad de ¸ en el S.I.?.E jercicio 9.-La ley de desintegración de una substancia radiactiva es N =

N0e¡ 0:02t, enS.I.. Calcula cuál es superíododedesintegración. ¿Cuánto tiempodebe transcurrir para que N0 se reduzca a la mitad?, ¿y a la quinta parte?.

Ejercicio 10.-Si el período de semidesintegración del núclido 14C es de5570 años, calcula cuál será la actividad deunamuestra de5gdeeseelemento.(Dato: N A=6.023¢1023).

2 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 1.-*De la de…nición de la unidad demasa atómica (uma o u), seobtiene que 16g del isótopo del oxígeno 16

8 O contienen 6.02¢1023¶atomos (no deAvogadro). Deducir deestos datos cuántos Kg equivalen a una uma.

Ejercicio 2.-Calcula la energía de enlace del núcleo de litio, 73Li.E jercicio 3.-Calcula la energía de enlace por nucleón del núcleo de litio,

73Li.

E jercicio 4.-Si el defecto demasa del 238U es1.85348u y del 7Li 0.03955u,¿cuál de los dos es más estable?. Razona la respuesta.

Ejercicio 5.-Determinar la energía deenlacepor nucleón enMeV del 5626F e,sabiendo que su masa es 55.93497u (Datos: mneutr ¶on = 1:008665u; mprot¶on =1:007825u:)

Ejercicio 6.-*Las masas atómicas del 74Be y del 9

4Be son 7:016930u y9:012183u, respectivamente. Determinar cuál esmásestable. (Datos: mneutr ¶on =1:008665u; mprot¶on =1:007825u):

Ejercicio 7.-Calcula el número másico y el número atómico que resulta del23892 U después de que se emitan 3 partículas ®y 2 ¯.

Ejercicio 8.- ¿Cuál es la unidad de ¸ en el S.I.?.E jercicio 9.-La ley de desintegración de una substancia radiactiva es N =

N0e¡ 0:02t, enS.I.. Calcula cuál es superíododedesintegración. ¿Cuánto tiempodebe transcurrir para que N0 se reduzca a la mitad?, ¿y a la quinta parte?.

Ejercicio 10.-Si el período de semidesintegración del núclido 14C es de5570 años, calcula cuál será la actividad deunamuestra de5gdeeseelemento.(Dato: N A=6.023¢1023).

2 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 1.-*De la de…nición de la unidad demasa atómica (uma o u), seobtiene que 16g del isótopo del oxígeno 16

8 O contienen 6.02¢1023¶atomos (no deAvogadro). Deducir deestos datos cuántos Kg equivalen a una uma.

Ejercicio 2.-Calcula la energía de enlace del núcleo de litio, 73Li.E jercicio 3.-Calcula la energía de enlace por nucleón del núcleo de litio,

73Li.

E jercicio 4.-Si el defecto demasa del 238U es1.85348u y del 7Li 0.03955u,¿cuál de los dos es más estable?. Razona la respuesta.

Ejercicio 5.-Determinar la energía deenlacepor nucleón enMeV del 5626F e,sabiendo que su masa es 55.93497u (Datos: mneutr ¶on = 1:008665u; mprot¶on =1:007825u:)

Ejercicio 6.-*Las masas atómicas del 74Be y del 9

4Be son 7:016930u y9:012183u, respectivamente. Determinar cuál esmásestable. (Datos: mneutr ¶on =1:008665u; mprot¶on =1:007825u):

Ejercicio 7.-Calcula el número másico y el número atómico que resulta del23892 U después de que se emitan 3 partículas ®y 2 ¯.

Ejercicio 8.- ¿Cuál es la unidad de ¸ en el S.I.?.E jercicio 9.-La ley de desintegración de una substancia radiactiva es N =

N0e¡ 0:02t, enS.I.. Calcula cuál es superíododedesintegración. ¿Cuánto tiempodebe transcurrir para que N0 se reduzca a la mitad?, ¿y a la quinta parte?.

Ejercicio 10.-Si el período de semidesintegración del núclido 14C es de5570 años, calcula cuál será la actividad deunamuestra de5gdeeseelemento.(Dato: N A=6.023¢1023).

2 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 1.-*De la de…nición de la unidad demasa atómica (uma o u), seobtiene que 16g del isótopo del oxígeno 16

8 O contienen 6.02¢1023¶atomos (no deAvogadro). Deducir deestos datos cuántos Kg equivalen a una uma.

Ejercicio 2.-Calcula la energía de enlace del núcleo de litio, 73Li.E jercicio 3.-Calcula la energía de enlace por nucleón del núcleo de litio,

73Li.

E jercicio 4.-Si el defecto demasa del 238U es1.85348u y del 7Li 0.03955u,¿cuál de los dos es más estable?. Razona la respuesta.

Ejercicio 5.-Determinar la energía deenlacepor nucleón enMeV del 5626F e,sabiendo que su masa es 55.93497u (Datos: mneutr ¶on = 1:008665u; mprot¶on =1:007825u:)

Ejercicio 6.-*Las masas atómicas del 74Be y del 9

4Be son 7:016930u y9:012183u, respectivamente. Determinar cuál esmásestable. (Datos: mneutr ¶on =1:008665u; mprot¶on =1:007825u):

Ejercicio 7.-Calcula el número másico y el número atómico que resulta del23892 U después de que se emitan 3 partículas ®y 2 ¯.

Ejercicio 8.- ¿Cuál es la unidad de ¸ en el S.I.?.E jercicio 9.-La ley de desintegración de una substancia radiactiva es N =

N0e¡ 0:02t, enS.I.. Calcula cuál es superíododedesintegración. ¿Cuánto tiempodebe transcurrir para que N0 se reduzca a la mitad?, ¿y a la quinta parte?.

Ejercicio 10.-Si el período de semidesintegración del núclido 14C es de5570 años, calcula cuál será la actividad deunamuestra de5gdeeseelemento.(Dato: N A=6.023¢1023).

3

Ejercicio 11.-Una muestra contiene, en un instante dado, 1.6g de un ele-mento radiactivo cuyo período es de2.3 días. Determina cuántos gramos deeseelemento quedarán cuando hayan transcurrido 3 períodos.

Ejercicio 12.-Una muestra radiactiva presenta una actividad de 1200 des-int./ s y al cabo deun día seha reducido a 1176 desint./ s. Halla su período y elnúmero de átomos presentes en las dos ocasiones.

Ejercicio 13.-El período dedesinstegración deun elemento radiactivo es de28años, ¿Cuánto tiempohadepasar paraqueenunamuestradeeseelementoelnúmero deátomos se reduzca al 75%de la cantidad inicial?. Si en un momentodado la masa es de 0.1mgy se emiten partículas ®, calcula qué cantidad deHese formará por unidad de tiempo en ese instante. (Dato: A = 238).

Ejercicio 14.-*El 12455 Cs tiene una vida media de 30.8s. Si se parte de

6.2¹ g; se pide: a) cuántos núcleos hay en ese instante. 2) cuántos núcleoshabrá 2 minutos más tarde y cuál será la actividad en ese momento. Datos:NA =6:023¢10¡ 23mol¡ 1:

E jercicio 15.-Completa las siguientes reacciones nucleares, indicando nom-bre, símbolo químico, número denucleones y carga de cada partícula o nucleidoque ajuste cada reacción:

a) 2713Al + :::: ! 25

12 Mg+42He

b) 2713Al +®! 30

15 P +::::c) 210

83 Bi !21084 Po+::::

d) 3015P ! 30

14 Si+::::E jercicio 16.-Calcular quéenergía se libera en la reacción 24Mg(®;p)27Al.

(Datos: Ar (M g) = 23:9924uma; Ar (Al) = 26:9899uma; m® = 4:0039uma;mp =1:00759uma).

3

Ejercicio 11.-Una muestra contiene, en un instante dado, 1.6g de un ele-mento radiactivo cuyo período es de2.3 días. Determina cuántos gramos deeseelemento quedarán cuando hayan transcurrido 3 períodos.

Ejercicio 12.-Una muestra radiactiva presenta una actividad de 1200 des-int./ s y al cabo deun día seha reducido a 1176 desint./ s. Halla su período y elnúmero de átomos presentes en las dos ocasiones.

Ejercicio 13.-El período dedesinstegración deun elemento radiactivo es de28años, ¿Cuánto tiempohadepasar paraqueenunamuestradeeseelementoelnúmero deátomos se reduzca al 75%de la cantidad inicial?. Si en un momentodado la masa es de 0.1mgy se emiten partículas ®, calcula qué cantidad deHese formará por unidad de tiempo en ese instante. (Dato: A = 238).

Ejercicio 14.-*El 12455 Cs tiene una vida media de 30.8s. Si se parte de

6.2¹ g; se pide: a) cuántos núcleos hay en ese instante. 2) cuántos núcleoshabrá 2 minutos más tarde y cuál será la actividad en ese momento. Datos:NA =6:023¢10¡ 23mol¡ 1:

E jercicio 15.-Completa las siguientes reacciones nucleares, indicando nom-bre, símbolo químico, número denucleones y carga de cada partícula o nucleidoque ajuste cada reacción:

a) 2713Al + :::: ! 25

12 Mg+42He

b) 2713Al +®! 30

15 P +::::c) 210

83 Bi !21084 Po+::::

d) 3015P ! 30

14 Si+::::E jercicio 16.-Calcular quéenergía se libera en la reacción 24Mg(®;p)27Al.

(Datos: Ar (M g) = 23:9924uma; Ar (Al) = 26:9899uma; m® = 4:0039uma;mp =1:00759uma).

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Ejercicio 11.-Una muestra contiene, en un instante dado, 1.6g de un ele-mento radiactivo cuyo período es de2.3 días. Determina cuántos gramos deeseelemento quedarán cuando hayan transcurrido 3 períodos.

Ejercicio 12.-Una muestra radiactiva presenta una actividad de 1200 des-int./ s y al cabo deun día seha reducido a 1176 desint./ s. Halla su período y elnúmero de átomos presentes en las dos ocasiones.

Ejercicio 13.-El período dedesinstegración deun elemento radiactivo es de28años, ¿Cuánto tiempohadepasar paraqueenunamuestradeeseelementoelnúmero deátomos se reduzca al 75%de la cantidad inicial?. Si en un momentodado la masa es de 0.1mgy se emiten partículas ®, calcula qué cantidad deHese formará por unidad de tiempo en ese instante. (Dato: A = 238).

Ejercicio 14.-*El 12455 Cs tiene una vida media de 30.8s. Si se parte de

6.2¹ g; se pide: a) cuántos núcleos hay en ese instante. 2) cuántos núcleoshabrá 2 minutos más tarde y cuál será la actividad en ese momento. Datos:NA =6:023¢10¡ 23mol¡ 1:

E jercicio 15.-Completa las siguientes reacciones nucleares, indicando nom-bre, símbolo químico, número denucleones y carga de cada partícula o nucleidoque ajuste cada reacción:

a) 2713Al + :::: ! 25

12 Mg+42He

b) 2713Al +®! 30

15 P +::::c) 210

83 Bi !21084 Po+::::

d) 3015P ! 30

14 Si+::::E jercicio 16.-Calcular quéenergía se libera en la reacción 24Mg(®;p)27Al.

(Datos: Ar (M g) = 23:9924uma; Ar (Al) = 26:9899uma; m® = 4:0039uma;mp =1:00759uma).

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Ejercicio 11.-Una muestra contiene, en un instante dado, 1.6g de un ele-mento radiactivo cuyo período es de2.3 días. Determina cuántos gramos deeseelemento quedarán cuando hayan transcurrido 3 períodos.

Ejercicio 12.-Una muestra radiactiva presenta una actividad de 1200 des-int./ s y al cabo deun día seha reducido a 1176 desint./ s. Halla su período y elnúmero de átomos presentes en las dos ocasiones.

Ejercicio 13.-El período dedesinstegración deun elemento radiactivo es de28años, ¿Cuánto tiempohadepasar paraqueenunamuestradeeseelementoelnúmero deátomos se reduzca al 75%de la cantidad inicial?. Si en un momentodado la masa es de 0.1mgy se emiten partículas ®, calcula qué cantidad deHese formará por unidad de tiempo en ese instante. (Dato: A = 238).

Ejercicio 14.-*El 12455 Cs tiene una vida media de 30.8s. Si se parte de

6.2¹ g; se pide: a) cuántos núcleos hay en ese instante. 2) cuántos núcleoshabrá 2 minutos más tarde y cuál será la actividad en ese momento. Datos:NA =6:023¢10¡ 23mol¡ 1:

E jercicio 15.-Completa las siguientes reacciones nucleares, indicando nom-bre, símbolo químico, número denucleones y carga de cada partícula o nucleidoque ajuste cada reacción:

a) 2713Al + :::: ! 25

12 Mg+42He

b) 2713Al +®! 30

15 P +::::c) 210

83 Bi !21084 Po+::::

d) 3015P ! 30

14 Si+::::E jercicio 16.-Calcular quéenergía se libera en la reacción 24Mg(®;p)27Al.

(Datos: Ar (M g) = 23:9924uma; Ar (Al) = 26:9899uma; m® = 4:0039uma;mp =1:00759uma).

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Ejercicio 11.-Una muestra contiene, en un instante dado, 1.6g de un ele-mento radiactivo cuyo período es de2.3 días. Determina cuántos gramos deeseelemento quedarán cuando hayan transcurrido 3 períodos.

Ejercicio 12.-Una muestra radiactiva presenta una actividad de 1200 des-int./ s y al cabo deun día seha reducido a 1176 desint./ s. Halla su período y elnúmero de átomos presentes en las dos ocasiones.

Ejercicio 13.-El período dedesinstegración deun elemento radiactivo es de28años, ¿Cuánto tiempohadepasar paraqueenunamuestradeeseelementoelnúmero deátomos se reduzca al 75%de la cantidad inicial?. Si en un momentodado la masa es de 0.1mgy se emiten partículas ®, calcula qué cantidad deHese formará por unidad de tiempo en ese instante. (Dato: A = 238).

Ejercicio 14.-*El 12455 Cs tiene una vida media de 30.8s. Si se parte de

6.2¹ g; se pide: a) cuántos núcleos hay en ese instante. 2) cuántos núcleoshabrá 2 minutos más tarde y cuál será la actividad en ese momento. Datos:NA =6:023¢10¡ 23mol¡ 1:

E jercicio 15.-Completa las siguientes reacciones nucleares, indicando nom-bre, símbolo químico, número denucleones y carga de cada partícula o nucleidoque ajuste cada reacción:

a) 2713Al + :::: ! 25

12 Mg+42He

b) 2713Al +®! 30

15 P +::::c) 210

83 Bi !21084 Po+::::

d) 3015P ! 30

14 Si+::::E jercicio 16.-Calcular quéenergía se libera en la reacción 24Mg(®;p)27Al.

(Datos: Ar (M g) = 23:9924uma; Ar (Al) = 26:9899uma; m® = 4:0039uma;mp =1:00759uma).

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Ejercicio 11.-Una muestra contiene, en un instante dado, 1.6g de un ele-mento radiactivo cuyo período es de2.3 días. Determina cuántos gramos deeseelemento quedarán cuando hayan transcurrido 3 períodos.

Ejercicio 12.-Una muestra radiactiva presenta una actividad de 1200 des-int./ s y al cabo deun día seha reducido a 1176 desint./ s. Halla su período y elnúmero de átomos presentes en las dos ocasiones.

Ejercicio 13.-El período dedesinstegración deun elemento radiactivo es de28años, ¿Cuánto tiempohadepasar paraqueenunamuestradeeseelementoelnúmero deátomos se reduzca al 75%de la cantidad inicial?. Si en un momentodado la masa es de 0.1mgy se emiten partículas ®, calcula qué cantidad deHese formará por unidad de tiempo en ese instante. (Dato: A = 238).

Ejercicio 14.-*El 12455 Cs tiene una vida media de 30.8s. Si se parte de

6.2¹ g; se pide: a) cuántos núcleos hay en ese instante. 2) cuántos núcleoshabrá 2 minutos más tarde y cuál será la actividad en ese momento. Datos:NA =6:023¢10¡ 23mol¡ 1:

E jercicio 15.-Completa las siguientes reacciones nucleares, indicando nom-bre, símbolo químico, número denucleones y carga de cada partícula o nucleidoque ajuste cada reacción:

a) 2713Al + :::: ! 25

12 Mg+42He

b) 2713Al +®! 30

15 P +::::c) 210

83 Bi !21084 Po+::::

d) 3015P ! 30

14 Si+::::E jercicio 16.-Calcular quéenergía se libera en la reacción 24Mg(®;p)27Al.

(Datos: Ar (M g) = 23:9924uma; Ar (Al) = 26:9899uma; m® = 4:0039uma;mp =1:00759uma).

4 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 17.-*El núcleo 3215P sedesintegraemitiendoun electrón, 3215P ¡ ! A

ZX +0

¡ 1 e. Determinar los valores de A y Z del núcleo hijo. Si la masa atómicadel 3215P es 31:973908u y la energía cinética del electrón es de1.71MeV, calcularla masa del núcleo X.

Ejercicio 18.-*En una excavación arqueológica se ha encontrado una es-tatua demadera cuyo contenido en 14C es el 58% del que poseen las maderasactuales de la zona. Sabiendo que el período de semidesintegración del 14C esde 5570 años, determinar la antigüedad de la estatua encontrada.

Ejercicio 19.-J usti…ca qué solución es la correcta: La energía producidaen la fusión de dos núcleos de Deuterio para producir uno de Helio es: a)238MeV; b) no se produce la reacción; c) 23:9MeV. (Dato: 2H=2.01355uma;4He=4.00150uma).

Ejercicio 20.-Dada la reacción de formación de un núcleo de Deuterio,211H ! 2

1 H +0+1 e, calcula la energía liberada, en MeV, en la formación de un

núcleo de Deuterio. (Datos: mp = 1:00714uma; md = 2:01192uma: me =0:00055uma; c= 3¢108m=s; e= 1:6¢10¡ 19C; NA ).

E jercicio 21.-*En una reacción de…sión típica, cuando un núclido de 23592 U

es bombardeado por un neutrón, sedivideen dos núclidos de tamaño intermedioygeneraun cierto númerodeneutrones. Suponiendoqueen el proceso losnúcli-dos formados son 92

36K r y14156 Ba. (a) Escribeel proceso nuclear que tiene lugar.

(b) Calcula la pérdida de masa en el proceso. (Datos: mn = 1:008662uma;mU =235:1175uma; mK r =91:9264uma; mB a =140:9577uma).

4 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 17.-*El núcleo 3215P sedesintegraemitiendoun electrón, 3215P ¡ ! A

ZX +0

¡ 1 e. Determinar los valores de A y Z del núcleo hijo. Si la masa atómicadel 3215P es 31:973908u y la energía cinética del electrón es de1.71MeV, calcularla masa del núcleo X.

Ejercicio 18.-*En una excavación arqueológica se ha encontrado una es-tatua demadera cuyo contenido en 14C es el 58% del que poseen las maderasactuales de la zona. Sabiendo que el período de semidesintegración del 14C esde 5570 años, determinar la antigüedad de la estatua encontrada.

Ejercicio 19.-J usti…ca qué solución es la correcta: La energía producidaen la fusión de dos núcleos de Deuterio para producir uno de Helio es: a)238MeV; b) no se produce la reacción; c) 23:9MeV. (Dato: 2H=2.01355uma;4He=4.00150uma).

Ejercicio 20.-Dada la reacción de formación de un núcleo de Deuterio,211H ! 2

1 H +0+1 e, calcula la energía liberada, en MeV, en la formación de un

núcleo de Deuterio. (Datos: mp = 1:00714uma; md = 2:01192uma: me =0:00055uma; c= 3¢108m=s; e= 1:6¢10¡ 19C; NA ).

E jercicio 21.-*En una reacción de…sión típica, cuando un núclido de 23592 U

es bombardeado por un neutrón, sedivideen dos núclidos de tamaño intermedioygeneraun cierto númerodeneutrones. Suponiendoqueen el proceso losnúcli-dos formados son 92

36K r y14156 Ba. (a) Escribeel proceso nuclear que tiene lugar.

(b) Calcula la pérdida de masa en el proceso. (Datos: mn = 1:008662uma;mU =235:1175uma; mK r =91:9264uma; mB a =140:9577uma).

4 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 17.-*El núcleo 3215P sedesintegraemitiendoun electrón, 3215P ¡ ! A

ZX +0

¡ 1 e. Determinar los valores de A y Z del núcleo hijo. Si la masa atómicadel 3215P es 31:973908u y la energía cinética del electrón es de1.71MeV, calcularla masa del núcleo X.

Ejercicio 18.-*En una excavación arqueológica se ha encontrado una es-tatua demadera cuyo contenido en 14C es el 58% del que poseen las maderasactuales de la zona. Sabiendo que el período de semidesintegración del 14C esde 5570 años, determinar la antigüedad de la estatua encontrada.

Ejercicio 19.-J usti…ca qué solución es la correcta: La energía producidaen la fusión de dos núcleos de Deuterio para producir uno de Helio es: a)238MeV; b) no se produce la reacción; c) 23:9MeV. (Dato: 2H=2.01355uma;4He=4.00150uma).

Ejercicio 20.-Dada la reacción de formación de un núcleo de Deuterio,211H ! 2

1 H +0+1 e, calcula la energía liberada, en MeV, en la formación de un

núcleo de Deuterio. (Datos: mp = 1:00714uma; md = 2:01192uma: me =0:00055uma; c= 3¢108m=s; e= 1:6¢10¡ 19C; NA ).

E jercicio 21.-*En una reacción de…sión típica, cuando un núclido de 23592 U

es bombardeado por un neutrón, sedivideen dos núclidos de tamaño intermedioygeneraun cierto númerodeneutrones. Suponiendoqueen el proceso losnúcli-dos formados son 92

36K r y14156 Ba. (a) Escribeel proceso nuclear que tiene lugar.

(b) Calcula la pérdida de masa en el proceso. (Datos: mn = 1:008662uma;mU =235:1175uma; mK r =91:9264uma; mB a =140:9577uma).

4 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 17.-*El núcleo 3215P sedesintegraemitiendoun electrón, 3215P ¡ ! A

ZX +0

¡ 1 e. Determinar los valores de A y Z del núcleo hijo. Si la masa atómicadel 3215P es 31:973908u y la energía cinética del electrón es de1.71MeV, calcularla masa del núcleo X.

Ejercicio 18.-*En una excavación arqueológica se ha encontrado una es-tatua demadera cuyo contenido en 14C es el 58% del que poseen las maderasactuales de la zona. Sabiendo que el período de semidesintegración del 14C esde 5570 años, determinar la antigüedad de la estatua encontrada.

Ejercicio 19.-J usti…ca qué solución es la correcta: La energía producidaen la fusión de dos núcleos de Deuterio para producir uno de Helio es: a)238MeV; b) no se produce la reacción; c) 23:9MeV. (Dato: 2H=2.01355uma;4He=4.00150uma).

Ejercicio 20.-Dada la reacción de formación de un núcleo de Deuterio,211H ! 2

1 H +0+1 e, calcula la energía liberada, en MeV, en la formación de un

núcleo de Deuterio. (Datos: mp = 1:00714uma; md = 2:01192uma: me =0:00055uma; c= 3¢108m=s; e= 1:6¢10¡ 19C; NA ).

E jercicio 21.-*En una reacción de…sión típica, cuando un núclido de 23592 U

es bombardeado por un neutrón, sedivideen dos núclidos de tamaño intermedioygeneraun cierto númerodeneutrones. Suponiendoqueen el proceso losnúcli-dos formados son 92

36K r y14156 Ba. (a) Escribeel proceso nuclear que tiene lugar.

(b) Calcula la pérdida de masa en el proceso. (Datos: mn = 1:008662uma;mU =235:1175uma; mK r =91:9264uma; mB a =140:9577uma).

4 CAP íTULO 10 INTRODUCCIÓN A LA F ÍSICA NUCLEAR

Ejercicio 17.-*El núcleo 3215P sedesintegraemitiendoun electrón, 3215P ¡ ! A

ZX +0

¡ 1 e. Determinar los valores de A y Z del núcleo hijo. Si la masa atómicadel 3215P es 31:973908u y la energía cinética del electrón es de1.71MeV, calcularla masa del núcleo X.

Ejercicio 18.-*En una excavación arqueológica se ha encontrado una es-tatua demadera cuyo contenido en 14C es el 58% del que poseen las maderasactuales de la zona. Sabiendo que el período de semidesintegración del 14C esde 5570 años, determinar la antigüedad de la estatua encontrada.

Ejercicio 19.-J usti…ca qué solución es la correcta: La energía producidaen la fusión de dos núcleos de Deuterio para producir uno de Helio es: a)238MeV; b) no se produce la reacción; c) 23:9MeV. (Dato: 2H=2.01355uma;4He=4.00150uma).

Ejercicio 20.-Dada la reacción de formación de un núcleo de Deuterio,211H ! 2

1 H +0+1 e, calcula la energía liberada, en MeV, en la formación de un

núcleo de Deuterio. (Datos: mp = 1:00714uma; md = 2:01192uma: me =0:00055uma; c= 3¢108m=s; e= 1:6¢10¡ 19C; NA ).

E jercicio 21.-*En una reacción de…sión típica, cuando un núclido de 23592 U

es bombardeado por un neutrón, sedivideen dos núclidos de tamaño intermedioygeneraun cierto númerodeneutrones. Suponiendoqueen el proceso losnúcli-dos formados son 92

36K r y14156 Ba. (a) Escribeel proceso nuclear que tiene lugar.

(b) Calcula la pérdida de masa en el proceso. (Datos: mn = 1:008662uma;mU =235:1175uma; mK r =91:9264uma; mB a =140:9577uma).