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Cuestiones y problemas de física nuclear

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Relación de cuestiones y problemas

Cuestiones resueltas de interacción nuclear y cinética radiactiva.

(20-E) b) La masa atómica del isótopo 146C es 14,003241 u. Calcule: i) El defecto de masa. ii) La energía de enlace por nucleón. c = 3·108 m s-1; mp = 1,007276 u; mn = 1,008665 u; 1 u = 1,67·10-27 kg

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(21-J) D.1. b) En el proceso de desintegración de un núcleo de 21884𝑃𝑜, se emiten sucesivamente una partícula alfa y dos partículas beta, dando lugar finalmente a un núcleo de masa 213,995201 u. i) Escriba la reacción nuclear correspondiente. ii) Justifique razonadamente, cuál de los isótopos radioactivos el 21884𝑃𝑜 o el núcleo que resulta tras los decaimientos) es más estable.
c = 3·108 m s-1; mp = 1,007276 u; mn = 1,008665 u; 1 u = 1,67·10-27 kg; m(21884𝑃𝑜)=218,009007u

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(21-SJul) D.2. b) Considere los núcleos 31𝐻 y 32𝐻𝑒. i) Explique cuáles son las partículas constituyentes de cada uno de ellos y razone qué emisión radiactiva permitiría pasar de uno a otro. ii) Obtenga la energía de enlace para cada uno de ellos y justifique razonadamente cuál de ellos es más estable.
c = 3·108 m s-1; mp = 1,007276 u; mn = 1,008665 u; 1 u = 1,67·10-27 kg; m(𝐻-3)=3,016049; m(𝐻𝑒-3)=3,016029

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(18-R) b) En la explosión de una bomba de hidrógeno se produce la reacción: 2𝐻 + 3𝐻→ 4He + 1n Calcule la energía liberada en la formación de 10 g de helio.
c = 3·108 m s-1; 1 u = 1,67·10-27 kg; mn = 1,008665 u; m(𝐻-2)=2,014102; m(𝐻-3)=3,016049; m(𝐻𝑒-4)=4,002603

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(20-R) b) Calcule la energía liberada en la formación de 5∙1025 núcleos de helio: 2𝐻 + 2𝐻→ 4He
c = 3·108 m s-1; 1 u = 1,67·10-27 kg; m(2/1𝐻 )=2,014102; m(4/2𝐻𝑒 )=4,002603

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(21-Jul) D.1. b) En la bomba de Hidrógeno (o bomba de fusión) intervienen dos núcleos, uno de deuterio ( 21𝐻) y otro de tritio ( 31𝐻) que dan lugar a uno de helio (42𝐻𝑒). i) Escriba la reacción nuclear correspondiente. ii) Obtenga la energía liberada en el proceso por cada átomo de helio obtenido.
c = 3·108 m s-1; 1 u = 1,67·10-27 kg; mn = 1,0086 u; m(𝐻-2)=2,014102; m(𝐻-3)=3,016049; m(𝐻𝑒-4)=4,002603

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(18-R) b) En algunas estrellas predominan las fusiones del denominado ciclo de carbono, cuyo último paso consiste en la fusión de un protón con nitrógeno 157𝑁 para dar 126𝐶 y un núcleo de helio. Escriba la reacción nuclear y determine la energía necesaria para formar 1 kg de C-12 .
c = 3·108 m s-1; 1 u = 1,67·10-27 kg; m(H-1)=1,007825; m(𝐻𝑒-4)=4,002603; m(𝐶-12)=12,00000; m(𝑁-15)=15,000109;

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(20-R) b) Tras capturar un neutrón térmico un núcleo de Uranio-235 se fisiona en la forma: 235U + 1n → 141Ba + 92Kr + 31n
Calcule: i) El defecto de masa de la reacción. ii) La energía desprendida por cada neutrón formado.
c = 3·108 m s-1; 1 u = 1,67·10-27 kg; mn = 1,008665 u; m(𝐾𝑟-92)=91,926173; m(𝐵𝑎-141)=140,914403; m(𝑈-235)=235,043930;

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(19-R) b) Calcule la energía liberada en la fisión de 1 kg de 𝑈-235 según la reacción siguiente: 235U + 1n → 141Ba + 92Kr + 31n
c = 3·108 m s-1; 1 u = 1,67·10-27 kg; mn = 1,008665 u; m(𝐾𝑟-92)=91,926173; m(𝐵𝑎-141)=140,914403; m(𝑈-235)=235,043930;

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(17-R) b) Cuando se bombardea un núcleo de 23592𝑈 con un neutrón se produce la fisión del mismo, obteniéndose dos isótopos radiactivos, 8936𝐾𝑟 y 14456𝐵𝑎 , y liberando 200 MeV de energía. Escriba la reacción de fisión correspondiente y calcule la masa de 235U que consume en un día una central nuclear de 700 MW de potencia.
1 u = 1,67·10-27 kg; m(𝑈-235)=235,043930; e = 1.6·10-19C

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(21-ResA) D.2. b) El periodo de semidesintegración del 226Ra es de 1602 años. Si se posee una muestra de 240mg, determine:
i) La masa de dicho isótopo que queda sin desintegrar al cabo de 350 años. ii) El tiempo que se requiere para que su actividad se reduzca a la sexta parte.

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(21-ResB) D.1. b) Sabiendo que la actividad de un determinado isótopo radiactivo decae a la sexta parte cuando transcurre un tiempo de 8 horas. Determine: i) Su constante de desintegración. ii) El tiempo que debe transcurrir para que la actividad se reduzca a la décima parte de la inicial.

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(20-R) b) Una muestra de un organismo vivo presenta en el momento de morir una actividad radiactiva por cada gramo de carbono de 0,25 Bq, correspondiente al isótopo C-14. Sabiendo que dicho isótopo tiene un período de semidesintegración de 5730 años. Determine: i) La constante de desintegración radiactiva del isótopo C-14. ii) La edad de una momia que en la actualidad presenta una actividad radiactiva correspondiente al isótopo C-14 de 0,163 Bq por cada gramo de carbono.

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(21-SJ) D.2. b) En un yacimiento arqueológico se ha encontrado un cuerpo momificado con el 86% de 14C del que presenta habitualmente un ser vivo. Sabiendo que el periodo de semidesintegración del 14C es de 5730 años, determine razonadamente: i) El tiempo transcurrido desde su muerte. ii) El porcentaje del 14C original que quedará en dichos restos cuando hayan transcurrido 500 años más.

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(18-R) b) Uno de los isótopos que se suele utilizar en radioterapia es el 60Co. La actividad de una muestra se reduce a la milésima parte en 52,34 años. Si tenemos 2·1015 núcleos inicialmente, determine la actividad de la muestra al cabo de dos años.

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(20-E) b) Se dispone inicialmente de una muestra radiactiva que contiene 6∙1021 átomos de un isótopo de Co, cuyo periodo de semidesintegración es de 77,27 días. Calcule: i) La constante de desintegración radiactiva del isótopo de Co, ii) La actividad inicial de la muestra. iii) El número de átomos que se han desintegrado al cabo de 180 días.

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(17-E) b) El periodo de semidesintegración de un núclido radiactivo de masa atómica 109 u, que emite partículas beta, es de 462,6 días. Una muestra cuya masa inicial era de 100 g, tiene en la actualidad 20 g del núclido original. Calcule la constante de desintegración y la actividad actual de la muestra. 1 u = 1,67·10-27 kg

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(18-R) b) Se ha producido un derrame de 131Ba en un laboratorio de radioquímica. La actividad de la masa derramada es de 1,85·1016 Bq. Sabiendo que su periodo de semidesintegración es de 7,97 días, determine la masa que se ha derramado, así como el tiempo que debe transcurrir para que el nivel de radiación descienda hasta 1,85·1013 Bq.
1 u = 1,67·10-27 kg; m(131Ba) = 130,906941 u

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

(20-R) b) El 𝑁𝑎-23 tiene un periodo de semidesintegración de 14,959 horas. Calcule: i) La actividad inicial de una muestra de 5·10-3 kg. ii) El tiempo que transcurre hasta que su actividad se reduce a la décima parte de la inicial. 1 u = 1,67·10-27 kg; m(𝑁𝑎-23) = 23,990963 u

FÍSICA MODERNA Y FÍSICA NUCLEAR

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