T6: Física nuclear · Energía nuclear — FISICA PEvAU Andalucía 2023

T6: Física nuclear

Energía nuclear

Teoría

2023 · Ordinaria · Suplente

D2-a

a) Responda razonadamente si las siguientes afirmaciones son ciertas o falsas: i) La masa de un núcleo atómico es siempre igual a la suma de las masas de los nucleones que lo componen. ii) Un proceso de fisión nuclear ocurre cuando dos núcleos se unen para formar un núcleo más estable que los dos iniciales.

Defecto de masaFisión nuclearEstabilidad nuclear

a) i) Falsa. La masa de un núcleo atómico es siempre menor que la suma de las masas de los nucleones individuales (protones y neutrones) que lo componen. Esta diferencia de masa se denomina defecto de masa,

\Delta m

\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_{\text{núcleo}}

Donde $Z$ es el número de protones, $m_p$ la masa del protón, $N$ el número de neutrones, $m_n$ la masa del neutrón y $M_{\text{núcleo}}$ la masa del núcleo formado. Según la relación de Einstein, $E = \Delta m \cdot c^2$ , esta masa desaparecida se ha convertido en la energía de enlace del núcleo, que es la energía liberada cuando los nucleones se unen para formarlo.

a) ii) Falsa. La descripción proporcionada corresponde al proceso de fusión nuclear, no al de fisión. La fisión nuclear es el proceso en el cual un núcleo pesado (como el de

\ce{^{235}U}

) se divide en dos núcleos más ligeros y estables al ser bombardeado por neutrones.

En la fisión, el núcleo pesado original tiene una energía de enlace por nucleón menor que los núcleos resultantes. La diferencia de energía se libera en el proceso, siguiendo el principio de que los sistemas físicos tienden a estados de mayor estabilidad (mayor energía de enlace por nucleón). Un ejemplo típico de fisión es:

\ce{^1_0n + ^{235}_{92}U} -> \ce{^{141}_{56}Ba + ^{92}_{36}Kr + 3 ^1_0n + \text{energía}}