Ejercicios de Selectividad  Física Nuclear

 

Teoría / Cuestiones Clave:

1–Características esenciales del núcleo.
2–Estabilidad nuclear. Energía de enlace.
3–Radiactividad natural: Tipos.
4–Ley de la desintegración radiactiva.
5–Datación con C-14.
6–Reacciones nucleares. Fisión y fusión.
7–Interacciones fundamentales de la naturaleza.
8–Sobre moles, unidad atómica de masa, gramos…  

 

(Ver solo los ejercicios resueltos)

1–

a) Escriba la ley de desintegración de una muestra radiactiva y explique el significado físico de las variables y parámetros que aparecen en ella.

b) Supuesto que pudiéramos aislar un átomo de la muestra anterior discuta, en función del parámetro apropiado, si cabe esperar que su núcleo se desintegre pronto, tarde o nunca.

2–

a) Algunos átomos de nitrógeno (_{7}^{14}\textrm{N} ) atmosférico chocan con un neutrón y se transforman en carbono   (_{6}^{14}\textrm{C} ) que, por emisión , se convierte de nuevo en nitrógeno. Escriba las correspondientes reacciones nucleares.

b) Los restos de animales recientes contienen mayor proporción de _{6}^{14}\textrm{C} que los restos de animales antiguos. ¿A qué se debe este hecho y qué aplicación tiene?

3–

En la bomba de hidrógeno se produce una reacción termonuclear en la que se forma helio a partir de deuterio y de tritio.

a) Escriba la reacción nuclear.

b) Calcule la energía liberada en la formación de un átomo de helio y la energía de enlace por nucleón del helio.

c =3 · 10 8 m s – 1 ; m (_{2}^{4}\textrm{He}) = 4,0026 u ; m (_{1}^{3}\textrm{H}) =3,0170 u ; m (_{1}^{2}\textrm{H}) = 2,0141 u ; m p = 1,0078 u ; m n = 1,0086 u ; 1 u = 1,67 · 10 – 27 kg

4–

a) ¿Cuál es la interacción responsable de la estabilidad del núcleo? Compárela con la interacción electromagnética.

b) Comente las características de la interacción nuclear fuerte.

5–

Una muestra de isótopo radiactivo recién obtenida tiene una actividad de 84 s – 1 y, al cabo de 30 días, su actividad es de 6 s – 1.

a) Explique si los datos anteriores dependen del tamaño de la muestra.

a) Calcule la constante de desintegración y la fracción de núcleos que se han desintegrado después de 11 días.

6–

En una reacción nuclear se produce un defecto de masa de 0,2148 u por cada núcleo de 235U fisionado.

a) Calcule la energía liberada en la fisión de 23,5 g de 235U.

b) Si se producen 1020 reacciones idénticas por minuto, ¿cuál será la potencia disponible?

1 u =1,67 · 10 – 27 kg ; c =3 · 10 8 m s – 1 ; NA = 6,02 · 10 23 mol – 1

7-

Considere la reacción nuclear:

_{92}^{235}\textrm{U} +_{0}^{1}\textrm{n}\rightarrow_{51}^{133}\textrm{Sb}+_{41}^{99}\textrm{Nb}+4_{0}^{1}\textrm{n}

a) Explique de qué tipo de reacción se trata y determine la energía liberada por átomo de Uranio.

b) ¿Qué cantidad de  _{92}^{235}\textrm{U} se necesita para producir 10 6 kWh ?

c = 3 · 10 8 m s -1 ; NA = 6,02 · 10 23 mol -1 ; m U = 235,128 u ;

m Sb = 132,942 u ; m Nb = 98,932 u ; m n = 1,0086 u ; 1 u = 1,66·10-27 kg

8–

a) Analice el origen de la energía liberada en una reacción nuclear de fisión.

b) En la reacción de fisión del  , éste captura un neutrón y se produce un isótopo del Kr, de número másico 92; un isótopo del Ba, cuyo número atómico es 56; y 3 neutrones. Escriba la reacción nuclear y determine razonadamente el número atómico del Kr y el número másico del Ba.

9–

El período de semidesintegración del 226 Ra es de 1620 años.

a) Explique qué es la actividad y determine su valor para 1 g de 226 Ra.

b) Calcule el tiempo necesario para que la actividad de una muestra de 226 Ra quede reducida a un dieciseisavo de su valor original.

NA = 6,02 · 10 23 mol -1

10–

a) ¿Qué cambios experimenta un núcleo atómico al emitir una partícula alfa? ¿Qué sucedería si un núcleo emitiese una partícula alfa y después dos partículas beta?

b) ¿A qué se denomina período de semidesintegración de un elemento radiactivo? ¿Cómo cambiaría una muestra de un radionúclido transcurridos tres períodos de semidesintegración?

Razone las respuestas.

11-