Física Nuclear

Page 1

TEMA 11


EL NÚCLEO ATÓMICO


EL NÚCLEO ATÓMICO 

Thomson descubre el electrón en 1897.

Rutherford descubre el protón en 1918, predice la existencia del neutrón y asegura que la mayor parte de la masa de un átomo está en su núcleo.

Chadwick descubre el neutrón en 1932.


EL NÚCLEO ATÓMICO

A los protones y neutrones se les conoce de forma genérica como nucleones.


EL NĂšCLEO ATĂ“MICO ď‚ž

IsĂłtopos: ≠đ?‘ , = đ?‘?, ≠đ??´

ď‚ž

IsĂłbaros ≠đ?‘ , ≠đ?‘?, = đ??´

ď‚ž

IsĂłtonos = đ?‘ , ≠đ?‘?, ≠đ??´

ď‚ž

IsĂłmeros = đ??´, = đ?‘?, = đ?‘ (≠nivel energĂŠtico)



EL NÚCLEO ATÓMICO 

Masa:

𝑚𝑎𝑠𝑎 126𝐶 𝑢. 𝑚. 𝑎. = = 1′ 660538 · 10;27 𝑘𝑔 12 𝐴 → nº entero más próximo a la masa.

Radio núcleo: ′

𝑅 =1 2·𝐴

1

3

𝑓𝑚

1𝑓𝑚 = 10;15 𝑚


PARTÍCULAS ELEMENTALES



ESTABILIDAD DEL NÚCLEO


CARACTERĂ?STICAS DE LAS F. NUCLEARES ď‚ž

Fuerzas de corto alcance ~10;15 đ?‘š

ď‚ž

No dependen de la carga elĂŠctrica

ď‚ž

Son fuerzas atractivas

ď‚ž

Dependen del spin de los nucleones

ď‚ž

Se transmiten mediante GLUONES (partĂ­culas sin masa ni carga)


ESTABILIDAD DEL NÚCLEO 

En el interior del núcleo coexisten partículas con la misma carga.

La los nucleones.

Las

tiende a

y dan estabilidad a los núcleos.


ESTABILIDAD DEL NÚCLEO


ESTABILIDAD DEL NÚCLEO


ESTABILIDAD DEL NÚCLEO


ESTABILIDAD DEL NÚCLEO


ENERGÍA DE ENLACE POR NUCLEÓN


ENERGÍA DE ENLACE POR NUCLEÓN 

La

siempre es

que

la que lo forman. 

Esa diferencia de masa se libera en forma de energía cuando se forma el núcleo.

Al incremento de masa se le conoce como .


ENERGÍA DE ENLACE POR NUCLEÓN


ENERGÍA DE ENLACE POR NUCLEÓN 

La

es la que hay

que proporcionar para (o la que se

cuando se forma).

Es una

campo .

el núcleo

asociada a un

conservativo:


ENERGÍA DE ENLACE POR NUCLEÓN

La energía de enlace por nucleón será:


ENERGĂ?A DE ENLACE POR NUCLEĂ“N

La zona de mayor estabilidad se sitĂşa entre đ??´ = 40 y đ??´ = 90


ď‚ž

Tenemos el isĂłtopo C-12. Halla: a) El defecto de masa b) La energĂ­a de enlace c) La energĂ­a de enlace por nucleĂłn

ď‚ž

Datos: đ?‘šđ?‘? = 1′ 007825 đ?‘˘

�� = 1′ 008665 �

1 đ?‘˘ = 1′ 660538 ¡ 10;27 đ?‘˜đ?‘”

1 đ?‘’đ?‘‰ = 1′ 602177 ¡ 10;19 đ??˝


a)

El defecto de masa:

∆𝑚 = 𝑍 · 𝑚𝑝 + 𝐴 − 𝑍 · 𝑚𝑛 − 𝑚 ∆𝑚 = 6 · 1′ 007825 𝑢 + 6 · 1′ 008665 𝑢 − 𝑚 ∆𝑚 = 0′ 098940 𝑢


b)

La energĂ­a de enlace:

∆đ??¸ = ∆đ?‘š ¡ đ?‘? 2 = 0′ 098940 đ?‘˘ ¡ 931′ 5 đ?‘€đ?‘’/đ?‘˘ ∆đ??¸ = 92′ 16 đ?‘€đ?‘’đ?‘‰ c)

La energĂ­a de enlace por nucleĂłn:

∆đ??¸ 92′ 16 đ?‘€đ?‘’đ?‘‰ ∆đ??¸đ?‘› = = đ??´ 12

∆đ??¸ = 7′ 68 đ?‘€đ?‘’đ?‘‰


RADIACTIVIDAD NATURAL Y ARTIFICIAL

MARIE CURIE (1867 – 1934)

HENRI BECQUEREL (1852 – 1908)


RADIACTIVIDAD NATURAL 

Es un fenómeno nuclear que consiste en la ruptura espontánea de un núcleo inestable.

Fue descubierta por H. Becquerel en 1896 accidentalmente durante sus estudios de la fosforescencia.

Existen tres tipos de emisiones radiactivas naturales.


RADIACTIVIDAD NATURAL


RADIACTIVIDAD NATURAL ď‚ž Rayos

đ?œś:

ď‚— Descubiertos por Rutherford en 1899 ď‚— Baja velocidad

ď‚— Muy masivos ď‚— Carga positiva

ď‚— Gran poder de ionizaciĂłn ď‚— Poco poder de penetraciĂłn


RADIACTIVIDAD NATURAL ď‚ž Rayos

đ?œˇ:

ď‚— Observados por Becquerel y Curie ď‚— Velocidad prĂłxima a la de la luz ď‚— Muy poco masivos (masa del electrĂłn) ď‚— Carga negativa (carga electrĂłn)

 Ionización 100 veces menor que los rayos �  Poder de penetración medio


RADIACTIVIDAD NATURAL ď‚ž Rayos

đ?œ¸:

ď‚— Identificados por P. Villard en 1900 ď‚— Velocidad de la luz ď‚— No tienen masa ď‚— No tienen carga ď‚— IonizaciĂłn 100 veces menor que los rayos đ?›˝

ď‚— Gran poder de penetraciĂłn


RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL ď‚ž

Consiste en hacer radiactivo un nĂşcleo que no lo es.

ď‚ž

Pierre y Marie Curie produjeron la primera sustancia radiactiva bombardeando una låmina de aluminio con partículas �.


RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL ď‚ž Rayos

:

đ?œˇ :

ď‚— Observados por Becquerel y Curie ď‚— Velocidad prĂłxima a la de la luz ď‚— Muy poco masivos (masa del electrĂłn) ď‚— Carga positiva (carga del electrĂłn)

 Ionización 100 veces menor que los rayos �  Poder de penetración medio


LEY DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA


LEY DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA 

La desintegración radiactiva cumple dos aspectos fundamentales:  Es un proceso  Es un proceso

. .


LEY DE DESINTEGRACIĂ“N RADIACTIVA ď‚ž

Como es un fenómeno continuo: Δ → �

ď‚ž

Actividad radiactiva:


LEY DE DESINTEGRACIĂ“N RADIACTIVA ď‚ž

La constante de desintegraciĂłn đ?œ† y la actividad radiactiva A se miden en (nĂşmero de radiaciones emitidas por segundo):

ď‚ž

Suele utilizarse el

:


LEY DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA 

Resolviendo la ecuación diferencial:


LEY DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA


VIDA MEDIA ď‚ž

Es el tiempo necesario para que se produzca la desintegraciĂłn de un nĂşcleo.

ď‚ž

Cuanto mayor es la probabilidad de que el nĂşcleo se desintegre đ?œ† ↑↑ , menor serĂĄ su esperanza de vida đ?œ? ↓↓ .


PERIODO DE SEMIDESINTEGRACIÓN 

Es el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los núcleos de una muestra inicial.


El periodo de semidesintegraciĂłn del 14đ??ś es de 5570 aĂąos. Calcula: a) Su constante de desintegraciĂłn radiactiva. b) La masa de una muestra đ??´ = 1 đ??śđ?‘– . c) La masa que quedarĂĄ despuĂŠs de 100 aĂąos. ď‚ž

ď‚ž

Datos: đ?‘š

14đ??ś

= 14′ 0077 �

1 đ?‘˘ = 1′ 660538 ¡ 10;27 đ?‘˜đ?‘” 1 đ??śđ?‘– = 3′ 7 ¡ 1010 đ??ľđ?‘ž


a)

La constante de desintegraciĂłn:

ln 2 đ?œ†= đ?‘‡1/2 ln 2 đ?œ†= đ?‘‘Ă­đ?‘Žđ?‘ đ?‘ 5570 đ?‘ŽĂąđ?‘œđ?‘ ¡ 365 ¡ 86400 đ?‘ŽĂąđ?‘œ đ?‘‘Ă­đ?‘Ž đ?œ† = 3′ 95 ¡ 10;12 đ??ľđ?‘ž


b)

La masa:

𝐴 𝐴 =𝜆·𝑁 ⟶ 𝑁 = 𝜆

1 𝐶𝑖 · 3′ 7 · 1010 𝐵𝑞/𝐶𝑖 ′ 3764 · 1021 𝑛𝑢𝑐𝑙𝑒𝑜𝑠 𝑁= = 9 3′ 95 · 10;12 𝐵𝑞

Pasamos a unidades de masa: 𝑚 = 9′ 3764 · 1021 𝑛 · 14′ 0077 𝑢 · 1′ 6605 · 10;27 𝑘𝑔/𝑢

𝑚 = 0′ 218 𝑔


c)

Aplicamos la ley de desintegraciĂłn radiactiva

đ?‘ = đ?‘ 0 ¡ đ?‘’ ;đ?œ†đ?‘Ą đ?‘‘Ă­đ?‘Žđ?‘ đ?‘ đ?‘Ą = 100 đ?‘ŽĂąđ?‘œđ?‘ ¡ 365 ¡ 86400 = 3′ 154 ¡ 109 đ?‘ đ?‘ŽĂąđ?‘œ đ?‘‘Ă­đ?‘Ž ′

đ?‘ = 0 218 đ?‘” ¡ đ?‘’

;3′ 95¡10−12 ¡3′ 154¡109

đ?‘ = 0′ 215 đ?‘”


TIPOS DE DESINTEGRACIONES


TIPOS DE DESINTEGRACIONES 1.

Emisión partícula 𝛼:

3.

2.

Emisión partícula 𝛽 ; :

4.

Emisión partícula 𝛾:

Emisión partícula 𝛽 : :


TIPOS DE DESINTEGRACIONES Desintegración 𝜶


TIPOS DE DESINTEGRACIONES Desintegración 𝜷;


TIPOS DE DESINTEGRACIONES Desintegración 𝜷;


TIPOS DE DESINTEGRACIONES Desintegración 𝜷:


TIPOS DE DESINTEGRACIONES Desintegración 𝜷:


TIPOS DE DESINTEGRACIONES Captura Electr贸nica


TIPOS DE DESINTEGRACIONES Desintegración 𝜷;

Desintegración 𝜷:


ď‚ž

a)

b)

Completa las nucleares: 238 92đ?‘ˆ

đ??´ đ?‘?đ?‘‹

siguientes

â&#x;ś đ?›ź+

đ??´ đ?‘?đ?‘‹

reacciones

â&#x;śđ?‘Ľ+

đ??´ 91đ?‘Œ

đ??ľ â&#x;ś đ?›˝ ; + 238 đ?‘‹ â&#x;ś đ?‘Ľ + 92đ?‘Œ 94


ď‚ž

Completa las nucleares:

a)

238 92đ?‘ˆ

b)

238 93đ?‘ đ?‘?

â&#x;ś

4 2�

â&#x;ś

+

0 ;1đ?›˝

siguientes

234 90��

â&#x;ś

reacciones

0 ;1đ?›˝

+

234 91đ?‘ƒđ?‘Ž

234 4 + 238 đ?‘ƒđ?‘˘ â&#x;ś đ?›ź + 2 94 92đ?‘ˆ


FISIÓN Y FUSIÓN NUCLEAR


FISIÓN NUCLEAR 

Es la división, mediante el bombardeo con neutrones, de un núcleo pesado, en dos menores y otras partículas altamente energéticas.

: cantidad mínima de muestra fisionable para que se produzca la fisión.


FUSIÓN NUCLEAR 

Es la unión de dos o más núcleos para formar otro núcleo mayor, con desprendimiento de la energía de enlace.


ď‚ž

ÂżQuĂŠ cantidad de energĂ­a se libera en la reacciĂłn de fusiĂłn 21đ??ť + 21đ??ť â&#x;ś 42đ??ťđ?‘’?

ď‚ž

Datos: đ?‘š 2đ??ť = 2′ 0141 đ?‘˘ đ?‘š 4đ??ťđ?‘’ = 4′ 0026 đ?‘˘

1 � = 931′ 5 ���/�


ď‚ž

Calculamos el defecto de masa: ′

′

′

∆đ?‘š = 2 ¡ 2 0141 đ?‘˘ − 4 0026 đ?‘˘ = 0 0256 đ?‘˘ ď‚ž

Esta masa equivale a una energía: ′

′

′

∆đ??¸ = 0 0256 đ?‘˘ ¡ 931 5 đ?‘€đ?‘’đ?‘‰/đ?‘˘ = 23 85 đ?‘€đ?‘’đ?‘‰


Turn static files into dynamic content formats.

Create a flipbook
Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.