Fisica moderna

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APLICACIONES DE LA FISICA MODERNA. FISICIA NUCLEAR Y FISICA DE PARTICULAS.

En el tema de relatividad, vimos que la mecánica clásica no se puede usar a velocidades elevadas, próximas a la velocidad c. En el tema de física cuántica, vimos que los conceptos clásicos de partícula y onda no se pueden aplicar a objetos cuyas condiciones de movimiento sean tales que la constante h es apreciable.Existen, pues, muchos hechos que requieren utilizar la física moderna. Entre ellos, los procesos de física nuclear y de partículas.

A.1 Los orígenes de la física nuclear se remontan al descubrimiento de la radiactividad. Se encontró que elementos pesados del sistema periódico emiten varios tipos de radiaciones, cuya carga se estudió usando campos magnéticos, como indica el dibujo.

Deducid lacarga de las radiaciones. ¿Cómo se puede determinar la masa de las partículas emitidas?.

A.2 Una aplicación de la radiactividad fue calcular el tamaño del núcleo y su carga. Recordad, a este respecto, el experimento de Rutherford.

A.3 Mediante los resultados obtenidos en las experiencias de difusión se supo también que la carga del núcleo de los elementos es igual a su número atómico Z.Teniendo esto en cuenta, recoged la información que da el Sistema Periódico sobre los núcleos de H, He y N.

A.4 Conocida la composición nuclear, se planteó el problema de su estabilidad. ¿Cómo ha de ser la interacción entre las partículas que componen el núcleo de un átomo?. ¿Por qué los núcleos de los átomos pesados tienen más neutrones que los de los ligeros?.

A.5 Se denominan isótopos a átomosde un mismo elemento que difieren en su masa atómica, es decir, en el número de neutrones. Por ejemplo, el antimonio natural, de masa atómica 121.8u es una mezcla de isótopos de masas atómicas 121u y 123u. Calculad la proporción en que se encuentran.

A.6 Comparad la masa isotópica del deuterio H-2 (2.01410u) con las del H-1 (1.00783u) y el neutrón (1.00867u) que lo constituyen. Justificad elresultado.

A.7 Teniendo en cuenta la definición de unidad de masa atómica y la expresión del trabajo eléctrico, expresad 1u en Kg en J y en MeV (NA = 6,02·1023 entidades/mol; qe = 1.6·10-19C)

A.8 (Selectividad, 2002) Las masas atómicas de del N y del N son 13,99922u y 15,000109u, respectivamente. Determinad la energía de enlace de ambos en eV y decid cuál es más estable (masa neutrón =1,008665u, masa protón = 1,007276u, carga electrón = 1.6·10-19C)

A.9 (Selectividad, 2003) El es un isótopo radiactivo del carbono utilizado para determinar la antigüedad de los objetos. Calculad la energía de ligadura media por nucleón en MeV de un núcleo de (Datos: :1.0087u, =1.0073, :14.0032u, e=1.602·10-19C, c=3·108m/s, mp=1.66·10-27Kg)

Conocida la estructura nuclear y las causas de suestabilidad, se pudieron entender y aprovechar los procesos nucleares más habituales, como la emisión radiactiva de partículas α, b y g.

A.10 Completad las siguientes transformaciones radiactivas, buscando en el sistema periódico el nombre y símbolo del elemento producido. a) Uà He + ; b) Th à e + . ¿Qué proceso se produce en el núcleo de Thorio en la desintegración b?.A.11 (Selectividad, 1997) Completad las siguientes reacciones nucleares: a) Ca à + e + b) Np --> U + ...

A.12 (Selectividad, 1997) Cuando el Na se bombardea con deuterones ( H), se emite una partícula α ¿Cuáles son el número atómico y la masa atómica del núcleo resultante?

A.13 (Selectividad, 2004) Si un núcleo de Li, de número atómico 3 y número másico 6, reacciona con unnúcleo de un determinado elemento X,s e producen dos partículas α. Escribe la reacción y determina el número atómico y el número másico del elemento X.

A.14 (Selectividad, 1998) El núcleo P se desintegra emitiendo un electrón, según la ecuación: P à X + e. Determinad los valores de A y Z del núcleo hijo. Si la masa atómica del P es 31.973908u y la energía cinética del electrón es 1.71 MeV,...
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