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REACCIONES NUCLEARES: 1.La glucosa proporciona 20000 J/g. Si el cuerpo humano necesita al día 400 g de glucosa ¿A qué energía equivalen? ¿Cuánta masa desaparece en el proceso? 2. Completar y explicar las siguientes reacciones nucleares: Radiactividad artificial :147N + 7 3

Li +

4 2 1 1

He -------- _____ +

H ------- _____ +

4

1

H+

1

He

2

____ + B510 ------ Li37 + He24 U23592 + n01 ----- Xe54139 + ______ + 2n01

Fisión:

Fusión: H 13 + H12 ----- ______ + n01 Desintegración natural: Alfa: Beta:

U92238 ------ Th90234 + ______ Th90234 ------- Pa91234 + _______ 13 7

N ------

13

C +

6

_____

Gamma: Po84214 ------- Po84214 + ________

3. Algunos átomos de nitrógeno (N147 ) atmosférico chocan con un neutrón y se transforman en carbono ( C136 ) que, por emisión b, se convierte de nuevo en nitrógeno. Escribe las correspondientes reacciones nucleares. 4.  ¿Cómo es posible que uno de los procesos radiactivos consista en la emisión de electrones si en el núcleo no existen? 5. El Ra88226 se desintegra radiactivamente para dar Rn86222. a) Indica el tipo de emisión radiactiva y escriba la ecuación de dicha reacción nuclear. b) Calcula la energía liberada en el proceso. c = 3.108 m/s; m(226Ra) = 226,0960 u; m(222Rn) = 222,0869 u; m(4He) = 4,00387 u; 1 u =1,66.10-27 kg (Soluciones: b) _E = 4,88 MeV)

6. 4. a) Indica las partículas constituyentes de los dos nucleidos H13 He24 y explica qué tipo de emisión radiactiva permitiría pasar de uno al otro. b) Calcula la energía de enlace para cada uno de los nucleidos e indica cuál de ellos es más estable. mH2 = 2,014102 u; mH3 = 3,016049; mHe4 = 4,002603 u; mH1 = 1,007825; n = 1,008665; c = 3.108 m/s; u = 1,66030.10-27 kg; 1eV = 1,6.10-19 J (Soluciones: E enlace del tritio = 8,5 MeV; E enlace del helio = 28,37; es más estable el He) 7. La masa de un protón es 1,00714 uma y la de un neutrón 1,00853 uma. La masa del núcleo de 7 3

Li es 7,01599 uma. Calcular la energía de enlace de ese núcleo. Calcular la energía de enlace por núcleón. Expresar el resultado en Mev. 1Mev = 1,60206.10-13J 1uma= 1,6605.10-27Kg. 8. Las masas de las partículas de la segunda reacción del ejercicio 2 son: Li7 :7.01784; H1:1,00813: He4:4,00389. Calcular la energía que se absorbe o se desprende en esa reacción. 9. La energía que enlaza las partículas del núcleo de Mo96 es 8,7 Mev por partícula del núcleo. Sabiendo que la masa del protón y del neutrón es aproximadamente 1,00813 uma. Calcular la masa del núcleo de Molibdeno 96.


10. 6. Suponer una central nuclear en la que se produjera energía a partir de la siguiente 

reacción nuclear de fusión: 4 He → O a) Determina la energía que se produciría por cada kilogramo de helio que se fusionase b) Razona en cuál de los dos núcleos anteriores es mayor la energía de enlace por  nucleón 222 88 86 226

c = 3.108 m/s; 1 u = 1,66.10–27 kg; m (Helio) = 4,0026 u; m(oxígeno) = 15,9950 (Soluciones: _E = 8,7.1013 J; tiene más energía de enlace por nucleón el oxígeno)


La energía de empaquetamiento por nucleón aumenta rápidamente desde A =1 hasta A=20; luego, aumenta más lentam ente, hasta alcanzar un valor máximo de 8,8 MeV, alrededor de A = 56. Este valor va decreciendo lentamente hasta 7,5 MeV para los elementos más pesados. Se observa también que, por ejemplo, el núcleo de número másico igual a 90 tiene menor energía de enlace por nucleón que el núcleo de A = 45. Esto quiere decir que si el núcleo con A = 90 se fisiona o se rompe en dos fragmentos de A = 45 se libera una gran cantidad de energía. Esto ocurre no sólo para el núcleo con A = 90, sino para todos los núcleos con A > 85; éstos serán los que, al fisionarse o dividirse en núcleos más ligeros, desprenden energía. El proceso contrario es el de fusión o unión de núcleos ligeros para dar uno más pesado. En este caso la gráfica indica que el proceso de fusión también conduce al desprendimiento de energía, y en mayor medida que el de fisión, como se aprecia comparando las energías de enlace por nucleón de las ramas izquierda (núcleos ligeros) y derecha (núcleos pesados) de la gráfica. La energía liberada en la fisión se controla en los reactores nucleares, que se verán más adelante. Un ejemplo de fusión nuclear es la bomba de hidrógeno, en la cual al unirse dos átomos de hidrógeno liberan una gran cantidad de energía en un proceso incontrolado, altamente explosivo. A partir de la gráfica también se podrían observar los núcleos que van a desintegrarse de forma natural mediante la emisión de α o β .


Energía en relatividad