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Ejercicios de Reacciones Nucleares de Física Nuclear para 2º de Bachillerato

EJERCICIOS DE REACCIONES NUCLEARES PARA FÍSICA NUCLEAR DE BACHILLERATO:

APUNTES DE FÍSICA NUCLEAR DE REACCIONES NUCLEARES:

REACCIONES NUCLEARES:

Son procesos en los que intervienen los núcleos atómicos directamente y como consecuencia se transforman en otros distintos.

En toda reacción nuclear, la suma de los números atómicos y la suma de los números másicos se mantienen constantes.

Dos tipos principales: Fisión y Fusión Nuclear.

FISIÓN NUCLEAR:

Reacción nuclear en la que un núcleo pesado se divide en otro dos más ligeros al ser bombardeado con neutrones. En el proceso se liberan más neutrones y gran cantidad de energía, que corresponde al defecto de masa de los productos. Se necesita una energía de activación que se obtiene de la captura de un neutrón por el núcleo.

División del núcleo de uranio 235, por Hahn y Strassmann (1938):

FUSIÓN NUCLEAR:

Reacción nuclear en la que dos núcleos ligeros se unen para formar otro más pesado. En el proceso se libera gran cantidad de energía, que corresponde al defecto de masa de la reacción, que es la diferencia entre la masa total de los reactivos y la de los productos (Masa de reactivos - masa de productos).

Unión del deuterio y el tritio:

Del protio y el tritio:

ENERGÍA DE ENLACE:

La energía de enlace de un núcleo es la energía liberada cuando sus nucleones (protones y neutrones) aislados se unen para formar el núcleo.

El núcleo es menos energético (más estable) que todos sus nucleones aislados, ya que al formarse se libera energía.

Los nucleones pierden parte de su masa al formarse el núcleo que está asociada a un cambio de energía.

Se comprueba experimentalmente que la masa de un núcleo cualquiera formado por Z protones y A-Z neutrones (masa nuclear) es siempre inferior a la suma de las masas de los protones y neutrones por separado. A esta diferencia la llamamos DEFECTO DE MASA (Δm):

mp = 1,0073 uma = 1,6721·10-27 kg;  mn = 1,0087 uma = 1,6744·10-27 kg; masa de una uma = 1,66·10-27 kg

Z es el número atómico, que es igual al número de protones; si el átomo es neutro coincide con el número de electrones.

A es el número másico, que es la suma de los nucleones, protones y neutrones,

Un elemento se representa: ZA X

La energía asociada al defecto de masa es la energía de enlace:

donde c es la velocidad de la luz=3·108 m/s

El EQUIVALENTE ENERGÉTICO DE UNA UMA, (1 u), vale:

Teniendo en cuenta que 1 eV=1,6·10-19 J; y que 1 MeV= 106 Ev

La ENERGÍA DE ENLACE POR NUCLEÓN es igual a ΔE/A.

LA ENERGÍA QUE SE LIBERA EN UNA REACCIÓN ES SIMILAR A LO ANTERIOR Y CORRESPONDE AL DEFECTO DE MASA ENTRE LA MASA DE LOS REACTIVOS Y PRODUCTOS. SI ES MENOR LA MASA DE LOS PRODUCTOS, ES ÉSTE DEFECTO DE MASA EL QUE GENERA LA ENERGÍA LIBERADA EN LA REACCIÓN NUCLEAR.

 

PROPUESTA DE EJERCICIOS RESUELTOS DE REACCIONES NUCLEARES:

EJERCICIO F2BE1348:

Dada la reacción nuclear:

Determinar:

a)De qué tipo de reacción se trata.

b)La energía liberada por átomo de 11H

Datos:

EJERCICIO F2BE1349:

Calcular la energía que se libera en el siguiente proceso:

Expresar el resultado en J y en MeV. ¿De qué tipo de reacción se trata?.

Datos:

Masa de una uma = 1,66·10-27 kg; Qe-  = - 1,6·10-19 C; c=3·108 m/s

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EJERCICIO F2BE1354:

En la reacción nuclear de fisión del Uranio (A=235; Z=92), éste captura un neutrón y se produce un isótopo del Kr, de número másico 92; un isótopo del Ba, cuyo número atómico es 56; y 3 neutrones.

Escribir la reacción nuclear y determinar razonadamente el número atómico del Kr y el número másico del Ba.

IR A LA RESOLUCIÓN PASO A PASO DE ESTE EJERCICIO DE REACCIONES NUCLEARES

 

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