Preguntas de Física Nuclear. 1. Qué partículas forman el núcleo? Cuál es el término general para nombrarlas? De qué están compuestas esas partículas?

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1 Preguntas de Física Nuclear 1. Qué partículas forman el núcleo? Cuál es el término general para nombrarlas? De qué están compuestas esas partículas? 2. Cuál es la definición de número atómico? Cuál es su símbolo? 3. Cuál es la definición de número de masa atómica? Cuál es su símbolo? 4. Qué número se calcula restando el número atómico del número de masa atómica? 5. Qué ley de la Conservación usó Ernest Rutherford para estimar el tamaño del núcleo? 6. Cuando los electrones cambian de niveles de energía, emiten fotones en el espectro infrarrojo de los rayos X. Qué tipo de fotones son emitidos cuando los nucleones cambian de niveles de energía en el núcleo? 7. Por qué los niveles de energía nuclear son más complejos que los niveles de energía electrónicos? 8. Qué tipos de fuerza intentan dividir al núcleo? Qué fuerzas intentan mantenerlo junto? 9. Qué es un isótopo? 10. Los isótopos de un determinado elemento químico tienen propiedades físicas y químicas. Qué propiedades son generalmente similares para cada isótopo? Qué propiedades pueden ser muy diferentes? 11. Cuál es la definición de defecto de masa? 12. Cuál es la definición de energía de enlace? 13. Cuál es la relación entre las energías de enlace nuclear y las energías de unión electrónica? 14. La curva de Energía de Enlace por nucleón hace un pico en el área del Hierro -56. Qué significa para los isótopos que están cerca de ese pico? Cuándo se forman esos elementos ubicados a la derecha del pico? 15. Por qué los núcleos más estables y masivos requieren de más neutrones? 16. Cómo se llama a la emisión espontánea del núcleo de radiación. Cuáles son los tres tipos? 17. Qué detiene a cada uno de los tres tipos de radiación? 18. Cuál es la Ley de la Conservación del Número de Nucleones? Física Nuclear - 1 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

2 19. Los núcleos inestables decaen en otros núcleos. Cómo se llama al tiempo que le toma a la mitad de los núcleos para decaer? 20. Define reacción nuclear. Qué cantidades se conservan durante una reacción nuclear? 21. Cuál es la definición de Energía de Reacción o valor Q? 22. Si Q es positivo, qué tipo de reacción es? Explica que sucede con la energía en una reacción Q positiva. 23. Si Q es negativo, qué tipo de reacción es? Explica que sucede con la energía en una reacción Q negativa. 24. Por qué los neutrones son tan valiosos para que ocurran las reacciones nucleares? 25. Describe que ocurre en una reacción de fisión nuclear 26. Qué es una reacción en cadena? 27. Qué es la fusión nuclear y dónde ocurre? 28. Qué cosa impide que la fusión nuclear pueda ser usada como una fuente energética? Física Nuclear - 2 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

3 Problemas de Capítulo Estructura Nuclear C es un isótopo del Carbono; cuál es su número atómico y su masa atómica? Cu es un isótopo del Cobre; cuál es su número atómico y su masa atómica? O es un isótopo del Oxígeno; cuántos neutrones, protones y electrones tiene? U es un isótopo del Uranio; cuántos neutrones, protones y electrones tiene? Cuál es el radio del núcleo del 88Ra? Cuál es el radio del núcleo del 7 N? Trabajo en Clase Cl es un isótopo del Cloro; cuál es el número atómico y la masa atómica? B es un isótopo del Boro; cuál es el número atómico y la masa atómica? S es un isótopo del Azufre; cuántos neutrones, protones y electrones tiene? Pb es un isótopo del Plomo; cuántos neutrones, protones and electrones tiene? Cuál es el radio del núcleo del 81Th? Cuál es el radio del núcleo del 4Be? Energía de Enlace y Defecto de Masa Masa del Neutrón= u 1 1H masa= u Calcula el defecto de masa y la energía de enlace de of 2He (masa = u) Calcula el defecto de masa y la energía de enlace de 3Li (masa = u) Calcula el defecto de masa y la energía de enlace de 26Fe (masa = u). Física Nuclear - 3 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

4 Trabajo en casa Calcula el defecto de masa y la energía de enlace de 1 H (masa = u) Calcula el defecto de masa y la energía de enlace de 8 O (masa = u). 18. Calcula el defecto de masa y la energía de enlace de Nb (masa= u). Radioactividad Ca sufre un decaimiento β. Usando una Tabla Periódica, encuentra el átomo resultante Completa con el componente que falta Bi He+? 21. Completa con el componente que falta P S+? Trabajo en casa Na sufre un decaimiento β +. Usando la Tabla Periódica, encuentra el átomo resultante. 23. Completa con el componente que falta: S e+? 24. Completa con el componente que falta: Po Pb+? Vida Media Nuclear 25. Un isótopo de Bi tiene una vida media de 2 minutos. Cuánto de este isótopo de una muestra inicial de 800 g quedará después de 8 minutos? Nitrógeno -13 tiene una vida media de 10 minutos. Cuánto tiempo le tomará a una muestra de 500 g ser reducida a 62.5 g? 27. Carbono-11 tiene una vida media de 20 minutos. Cuánto de este isótopo de una muestra inicial de 40 g quedará después de 60 minutos? Trabajo en casa 28. Fermio-257 tiene una vida media de 3 días. Cuánto tiempo le tomará a una muestra de 200 g ser reducida a 25 g? 29. Plomo-210 tiene una vida media de 22 años. Cuánto de este isótopo de una muestra inicial de 8.0 kg quedará después de 110 años? 30. Radón-222 tiene una vida media de 3.8 días. Cuánto de este isótopo de una muestra inicial de 160 g quedará después de 19 días? Física Nuclear - 4 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

5 Reacciones Nucleares Completa con el componente que falta en las siguientes reacciones (ver tabla al final del conjunto de problemas): Al + 0 n 2He+? C + 1 H 13 6 C+? ? + 1 H 11Na + 2He Mn+? 26Fe + 0 n Calcula el defecto de masa (en uma) y la energía de reacción (en MeV) de las siguientes reacciones (los componentes que faltan son los encontrados arriba): Al + 0 n 2He+? C + 1 H 13 6 C+? ? + 1 H 11Na + 2He Mn+? 26Fe + 0 n Trabajo en casa Completa con el componente que falta en las siguientes reacciones: O + 2He γ+? H + 1 H 2He+? Li + 1 H? + 0 n C + 82Pb? +3 0 n Calcula el defecto de masa (en uma) y la energía de la reacción (en MeV) de las siguientes reacciones (con los componentes encontrados arriba): O + 2He γ+? H + 1 H 2He+? Li + 1 H? + 0 n C + 82Pb? +3 0 n Física Nuclear - 5 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

6 Fisión y Fusión Nuclear Completa con los componentes que faltan en las siguientes reacciones y especifica si hay fisión o fusión: U + 0 n La+? +3 0 n C + 2He 16 8 O+? Pu + 0 n Ba+? +3 0 n 56 Trabajo en casa Completa con los componentes que faltan en las siguientes reacciones y especifica si hay fisión o fusión: Pu + 0 n Ce+? +3 0 n N + He? + n U + 0 n Sn+? +2 0 n Física Nuclear - 6 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

7 Tabla de Isótopos Número Atómico Elemento Símbolo Número másico Masa atómica (u) 0 (Neutrón) n Hidrógeno H Deuterio H ó D Tritio H ó T Helio He Litio Li Berilio Be Carbono C Fluor F 17 8 Oxígeno O Neón Ne Sodio Na Magnesio Mg Aluminio Al Manganeso Mn Hierro Fe Bromo Br Kriptón Kr Estroncio Sr Molibdeno Mo Plomo Pb Radio Ra Física Nuclear - 7 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

8 Preguntas de capítulo 1. Neutrones y protones; nucleones; quarks. 2. El número de protones; Z. 3. El número de nucleones (protones más neutrones); A. 4. El número de neutrones, N. 5. Conservación de Energía. 6. Rayos Gamma. 7. En lugar de sólo electrones, hay neutrones y protones. Hay una fuerza electromagnética repulsiva y una fuerza nuclear fuerte atractiva. 8. Fuerza electromagnética; Fuerza nuclear fuerte. 9. Núcleos con igual número de protones pero diferente número de neutrones. 10. química; nuclear. 11. La diferencia entre la masa total de los nucleones y la masa del núcleo. 12. La cantidad de energía necesaria para romper el núcleo en sus partículas constituyentes. Es igual al defecto de masa por la velocidad de la luz al cuadrado 13. Las energías de enlace nucleares son unas 10 6 veces más grandes que las energías de enlace electrónico. 14. Son muy estables. Explosiones de supernovas. 15. A medida que el núcleo se agranda, los nucleones más alejados entre sí están menos expuestos a la fuerza nuclear fuerte. Se requieren más neutrones para contrarrestar la fuerza repulsiva de Coulomb. 16. Radioactividad; Partícula alfa, Partícula beta, Rayos gamma. 17. Partícula alfa papel; Partícula beta hoja de aluminio; Rayos gamma metros de plomo. 18. El número de nucleones que forman los reactivos en una reacción nuclear es igual al número de nucleones en los productos. 19. Vida Media Nuclear. 20. Una reacción nuclear se produce cuando un núcleo colisiona con otro núcleo y ocurre un cambio en la naturaleza del núcleo; carga, número de nucleones, energíamasa, momento lineal, momento angular. 21. La energía disponible de la diferencia en la masa de los reactivos y de los productos. 22. Exotérmica. Se libera energía. Los productos tienen menos energía que la que la de la reacción. 23. Endotérmica. Los productos tienen más energía que la de la reacción. 24. Son eléctricamente neutros, para que puedan estar muy cerca del núcleo. 25. Un neutrón lento penetra un núcleo fisionable; el núcleo se expande y la fuerza nuclear fuerte es contrarrestada por la fuerza repulsiva de Coulomb y el núcleo se divide en dos fragmentos de similar tamaño y varios neutrones. 26. Cuando se liberan suficientes neutrones de una reacción de fisión para golpear a otros núcleos fisionables y el ciclo continúa, liberando grandes cantidades de energía. 27. La combinación de dos núcleos livianos para formar un núcleo más grande con liberación de energía. 28. La dificultad de contener el plasma extremadamente caliente. Física Nuclear - 8 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

9 Problemas de Capítulo 1. Z=6; A=12 2. Z=29; Z= neutrones, 8 protones, 8 electrones neutrones, 92 protones, 92 electrones x10-15 m x10-15 m 7. Z=17; A=37 8. Z=5; A= neutrones, 16 protones, 16 electrones neutrones, 82 protones, 82 electrones x10-15 m x10-15 m 13. Defecto de masa: u ó x10-29 kg; Energía enlace: x10 1 Mev ó x10-12 J. 14. Defecto masa: u ó x10-29 kg; Energía enlace: x10 1 Mev ó x10-12 J. 15. Defecto masa: u ó x10-28 kg; Energía enlace: x10 2 Mev ó x10-11 J 16. Defecto masa: u ó x10-30 kg; Energía enlace: Mev ó x10-13 J 17. Defecto masa: u ó x10-28 kg; Energía enlace: x10 2 Mev ó x10-11 J 18. Defecto masa: u ó x10-27 kg; Energía enlace: x10 2 Mev ó x10-10 J Sc Tl e Ne He g min g días kg g Na e Mg H u; MeV u; MeV u; MeV u; MeV Ne n Be Ra u; MeV u; 1.759x10 1 MeV u; 1.503x10 1 MeV u; x10 1 MeV Br; fisión n; fusión Sr; fisión Kr; fisión F; fusión Mo; fisión Cl Física Nuclear - 9 v 1.1 Goodman & Zavorotniy