Física nuclear

Artículos de esta sección

  • Energía cinética de un proceso nuclear de absorción de neutrón con emisión de protón (8718)

    , por F_y_Q

    Considera la reacción nuclear inducida por neutrones rápidos sobre blancos de nitrógeno en reposo en el sistema del laboratorio:

    $$$ {^{14}_{\ \ 7}\text{N}} + \text{n} \rightarrow {^{14}_{\ \ 6}\text{C}} + \text{p}$$$

    a) Determina el balance energético o valor «Q» de la reacción en MeV y clasifícala según su signo.

    b) Si los neutrones incidentes tienen una energía cinética en el laboratorio de $$$ \text{T}_\text{n} = 4.000\ \text{MeV}$$$, calcula la energía cinética total disponible en el sistema del centro de masas (CM).

    c) Suponiendo que la reacción transcurre mediante la formación de un núcleo compuesto $$$ [^{15}_{\ \ 7}\text{N}]^*$$$, halla la energía de excitación «$$$ \text{E}^*$$$» de dicho núcleo intermedio. Toma como masa atómica del estado fundamental de $$$ {^{15}_{\ \ 7}\text{N}}$$$ el valor $$$ \text{M}(^{15}\text{N}) = 15.000109\ \text{u}$$$.

    Datos: masa del neutrón: $$$ \text{m}_\text{n} = 1.008665 \text{ u}$$$; masa del protón: $$$ \text{m}_\text{p} = 1.007825 \text{ u}$$$; masa atómica de $$$ {^{14}_{\ \ 7}\text{N}}$$$: $$$ \text{M}(^{14}\text{N}) = 14.003074\text{ u}$$$; masa atómica de $$$ {^{14}_{\ \ 6}\text{C}}$$$: $$$ \text{M}(^{14}\text{C}) = 14.003242\text{ u}$$$; velocidad de la luz: $$$ \text{c} = 3\cdot 10^8\ \text{m}\cdot \text{s}^{-1}$$$; unidad masa atómica: $$$ \text{u} = 1.6605\cdot 10^{-27}\ \text{kg}$$$; equivalencia entre unidades de energía: $$$ 1\ \text{eV} = 1.6022\cdot 10^{-19}\ \text{J}$$$

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  • Constante de desintegración y actividad radiactiva de la desintegración alfa del radio (8455)

    , por F_y_Q

    Un núcleo de ^{226}_{88}\ce{Ra} (radio-226) experimenta desintegración \alpha con una vida media \tau = 1.6\cdot 10^3 años, transformándose en ^{222}_{86}\ce{Rn} (radón-222).

    a) Escribe la reacción nuclear correspondiente a este proceso.

    b) Calcula la constante de desintegración (\lambda), expresada en s^{-1}.

    c) Determina la actividad inicial de una muestra de 1.00 g de ^{226}\ce{Ra}.

    d) ¿Cuánto tiempo tardará la muestra en reducir su actividad al 10\ \% del valor inicial, expresado en años?

    Datos: M_{^{226}\ce{Ra}} = 226\ g\cdot \text{mol}^{-1} ; N_A = 6.022\cdot 10^{23}\ \text{mol}^{-1}.

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  • Energía liberada en la fisión del uranio-235 y reacción de fisión nuclear (8416)

    , por F_y_Q

    Un núcleo de uranio-235 (^{235}\text{U}) experimenta una fisión nuclear y se divide en dos fragmentos, uno de los cuales es kriptón-92 (^{92}\text{Kr}) y el otro es bario-141 (^{141}\text{Ba}). Además, se emiten tres neutrones (3n) en el proceso.

    a) Escribe la ecuación nuclear que describe esta reacción de fisión.

    b) Calcula la energía liberada en esta reacción, expresada en MeV.

    Datos: m(^{235}\text{U}): 235.0439\ u ; m(^{92}\text{Kr}): 91.9262\ u ; m(^{141}\text{Ba}): 140.9144\ u ; m_n: 1.0087\ u ; 1\ u = 931.5\ MeV\cdot c^{-2}

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  • Desintegración alfa, energía liberada y energía cinética de la partícula alfa (8417)

    , por F_y_Q

    Un núcleo de plutonio-239 (\ce{^{239}Pu}) experimenta una desintegración alfa y se transforma en uranio-235 (\ce{^{235}U}).

    a) Escribe la ecuación nuclear que describe esta desintegración alfa.

    b) Calcula la energía cinética total liberada en la desintegración, expresada en MeV.

    c) Suponiendo que el núcleo de uranio-235 y la partícula alfa comparten la energía liberada, calcula la energía cinética de la partícula alfa.

    Datos: m(\ce{^{239}Pu}): 239.0522\ u ; m(\ce{^{235}U}): 235.0439\ u ; m(\ce{^4He}): 4.0026\ u ; 1\ u = 1.66\cdot 10^{-27}\ kg ; c = 3\cdot 10^8\ m\cdot s^{-1}

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