Ejercicios con Solución de Radiactividad y Energía de Enlace de Física Nuclear para física de 2º de bachillerato

Resolución de los ejercicios de Radiactividad y Energía de Enlace para Física de Bachillerato
18 abril 2011
Ejercicios de Reacciones Nucleares de Física Nuclear para 2º de Bachillerato
18 abril 2011

Ejercicios con Solución de Radiactividad y Energía de Enlace de Física Nuclear para física de 2º de bachillerato

EJERCICIOS CON SOLUCIÓN DE RADIACTIVIDAD Y ENERGÍA DE ENLACE PARA FÍSICA DE BACHILLERATO. CONTENIDO DE FÍSICA NUCLEAR:

EJERCICIO PROPUESTO PARA EMPEZAR, RESUELTO A TRAVÉS DE MATERIAL AUDIOVISUAL:

EJERCICIO F2BE1350:

La masa de núcleo del isótopo del sodio (A=23;Z=11) es de 22,9898 u. Calcular:

a) El defecto de masa correspondiente

b) Energía media de enlace por nucleón.

DATOS: mp+ = 1,0073 uma ; mn  = 1,0087 uma ; masa de una u = 1,66·10-27 kg; c=3·108 m/s

ENLACE AL VIDEO QUE RESUELVE ESTE EJERCICIO: https://youtu.be/nEqEOFNaO6E

 

RESUMEN QUE PUEDE AYUDAR A RESOLVER ESTE TIPO DE EJERCICIOS, DE FÍSICA NUCLEAR:

RADIACIÓN ALFA: Son núcleos de helio (partículas) formadas como el helio por dos protones y dos neutrones. Son emitidos con una energía cinética del orden del MeV, con una carga y masa: Q=+2e=+3,2·10-19 C; m=2mp+2mn=6,7·10-27 kg.           

RADIACIÓN BETA: Son electrones rápidos (partículas ) procedentes de neutrones que se desintegran en el núcleo dando lugar a un protón y a un electrón (en consecuencia, el elemento que la sufre gana 1 de número atómico (se añade un p+) y se queda igual de número másico (se cambia el neutrón por el p+) y un electrón que sale despedido con una Q=-e=-1,6·10-19 C y masa me=9,1·10-31 kg. Son emitidos con una energía cinética del orden de MeV, con velocidades enormes próximas a la de la luz.           

RADIACIÓN GAMMA: Son radiaciones electromagnéticas (fotones) de mayor frecuencia de los rayos X, sin carga y sin masa, con lo que el átomo no lleva variaciones ni en su número másico, ni en su número atómico. Tienen energías cinéticas comprendidas entre el keV y el MeV.

EN CUALQUIER CASO PUEDE INTERESAR IR A APUNTES DE RADIACTIVIDAD Y ENERGÍA DE ENLACE

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. (este valor nos indica la estabilidad de un núcleo por comparación con otros- a mayor energía de enlace por nucleón más estable el núcleo)

 

EJERCICIO F2BE1351:

Un elemento químico con un número másico de 214 y número atómico igual a 83; que experimente sucesivamente una emisión de radiación α, tres emisiones β y una γ, se transformará en el elemento:

EJERCICIO F2BE1352:

Algunos átomos de nitrógeno atmosférico chocan con un neutrón y se transforman en carbono que por radiación de emisión β, se convierte de nuevo en nitrógeno. Escribe las correspondientes reacciones nucleares.


EJERCICIO F2BE1353:

En la desintegración por radiación β:

a) Se emite un electrón de la parte externa del núcleo.

b) Se emite un electrón desde el núcleo.

c) Se emite un neutrón.

EJERCICIO F2BE1355:

El  88226Ra se desintegra radiactivamente para dar 86222Rn .

a) Indicar el tipo de emisión radiactiva y escribir la correspondiente ecuación.

b) Calcular la energía liberada en el proceso.

DATOS: c=3·108 m/s; m(Ra)=225,9771 u; m(Rn)=221,9703 u; m(He)=4,0026 u; 1 uma = 1,66·10-27 kg

 

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