Física nuclear

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01. Calcular la energía de enlace por nucleón del isótopo 157N sabiendo que su masa es 15,0001089 u.

Datos: 1 u = 1,67·10-27 kg; mp = 1,007276 u; mn = 1,008665 u 

02. Un núcleo de Torio 232 (Z=90) se desintegra, transformándose en un núcleo de Radio y emitiendo una partícula alfa.

a) Escribe la reacción que tiene lugar.

b) Calcula la energía cinética, en J y en eV, que se libera la reacción.

Datos: mTh = 232,038124 u;  mRa = 228,031139 u;  mHe = 4,002603 u

03. Tras capturar un neutrón térmico, un núcleo de Uranio 235 se fisiona en la forma

23592U + 10n —> 14156Ba + 9236 Kr + 310n

Calcular la energía liberada en el proceso.

Datos: mU = 235,0439 u;  mBa = 140,9140 u; mKr = 91,9250 u;  mn = 1,008655 u

04. Cuando se bombardea 73Li con protones rápidos se produce 74Be más una partícula ligera.

a) Escribe la ecuación de esta reacción nuclear e identifica razonadamente la partícula ligera.

b) Calcula la energía cinética mínima que deben tener los protones para que pueda producirse la reacción.

Datos: mLi = 7,016004 u;  mBe = 7,016929 u; mn= 1,008665 u;  mp = 1,007276 u

05. El 226Ra se desintegra emitiendo radiación alfa. Determinar la energía cinética máxima con que se emiten las partículas alfa considerando inicialmente en reposo el átomo radiactivo.

Masas atómicas: 222Rn = 221,9703 u; 226Ra = 225,9771 u; 4He = 4,0026 u .

06. El periodo de semidesintegración del 90Sr es 28 años. Calcular la constante de desintegración, la vida media, la actividad de 2mg de 90Sr y el tiempo necesario para que se desintegre el 95%  de una muestra.

07. Una muestra de 131I radiactivo, cuyo período de semidesintegración es de 8 días, que experimenta una desintegración beta, tiene una actividad de 84 Bq.

a) ¿Qué actividad registrará la muestra si se realiza la medida 32 días después?

b) ¿Qué número de átomos de 131I hay inicialmente?

c) Escribe la ecuación del proceso que tiene lugar.

08. En la alta atmósfera, el 14N se transforma en 14C por efecto del bombardeo de neutrones.

a) Escribe la ecuación de la reacción nuclear que tiene lugar.

b) Si el 14C es radiactivo y se desintegra con emisión beta, ¿qué proceso tiene lugar?

09. Las plantas vivas asimilan el carbono de la atmósfera mediante la fotosíntesis y a su muerte el proceso se detiene. En una muestra de un bosque prehistórico se detecta que hay 197 des/min, mientras que en una muestra de la misma masa de un bosque reciente existen 1350 des/min. Calcula la edad del bosque prehistórico, sabiendo que el período de semidesintegración del 14C es de 5 590 años.

10. Una muestra de 222Rn contiene inicialmente 1012 átomos, cuyo T1/2 es de 3,28 días. ¿Cuántos átomos quedan sin desintegrar al cabo de 10 días?. Calcula las actividades inicial y final de esta muestra. Expresar los resultados en Bq.

11. El periodo de semidesintegración del 60Co es 5,27 años. Calcula la actividad radiactiva de una muestra que inicialmente contiene 102 átomos de 60Co. ¿Cuánto tiempo tarda la actividad de esta muestra en reducirse en una octava parte de la inicial? ¿Cuánto tiempo tarda la actividad de esta muestra en reducirse a una octava parte de la inicial?

12. El periodo de semidesintegración del 14C es de 5570 años. Calcular la constante de desintegración y la masa de una muestra que tenga una actividad de 1 curio.

Datos: 14C = 14,0077 u; 1 u = 1,66×1027 kg; 1 curio = 3,7·1010 desintegraciones/s.

13. El periodo de semidesintegración del polonio 210 es 138 días. Si tenemos 2 mg de polonio 210 ¿qué tiempo debe transcurrir para que queden 0,5 mg?

14. Un núcleo radiactivo tiene una vida media de 1 segundo.

a) ¿Cuál es su constante de desintegración?

b) Si en un instante dado una muestra de esta sustancia radiactiva tiene una actividad de 11,1·107 desintegraciones por segundo, ¿cuál es el número de núcleos en ese instante?

 

15. El periodo de semidesintegración del 90Sr es de 28 años. Calcular la constante de desintegración,  la vida media y el tiempo que tiene que pasar para que una muestra se reduzca un 90 %

16. La ley de desintegración de una sustancia radiactiva es la siguiente: N = N0·e0,003·t, sabiendo que t está expresado en días, determinar el periodo de semidesintegración y la fracción de núcleos sin desintegrar en el instante t = 5·T1/2.

17. Una muestra de material radiactivo tiene una actividad de 115 Bq. Dos horas después es 85,2 Bq.

a) Calcular el periodo de semidesintegración de la muestra.

b) ¿Cuántos núcleos radiactivos existían inicialmente en la muestra?

 

18. En una muestra de azúcar hay 2,1·1024 átomos de carbono. De éstos, uno de cada 1012 átomos son de 14C. La actividad de la muestra de azúcar es de 8,1 Bq.

a) Calcule el número de átomos radiactivos iniciales de la muestra y la constante de desintegración del 14C.

b) ¿Cuántos años han de pasar para que la actividad sea inferior a 0,01 Bq?

 

19. Una roca contiene dos isótopos radiactivos A y B de periodos de semidesintegración de 1600 años y 1000 años respectivamente. Cuando la roca se formó el contenido de A y B era el mismo (1015 núcleos) en cada una de ellas.

a) ¿Qué isótopo tenía una actividad mayor en el momento de su formación?

b) ¿Qué isótopo tendrá una actividad mayor 3000 años después de su formación?

 

20. La actividad de una fuente radiactiva A es 1,6·1011 Bq y un periodo de semidesintegración de 8,983·105 s y una segunda fuente B tiene una actividad de 8,5·1011 Bq. Las fuentes A y B tienen la misma actividad 45 días más tarde. Calcular:

a) La constante de desintegración radiactiva de la fuente A.

b) El número de núcleos iniciales de la fuente A.

c) El valor de la actividad común a los 45 días.

d) La constante de desintegración radiactiva de la fuente B.

 

21. De los 120 g iniciales de una muestra radiactiva se han desintegrado, en 1 hora, el 10 % de los núcleos. Determine:

a) La constante de desintegración radiactiva y el periodo de semidesintegración de la muestra.

b) La masa que quedará de la sustancia radiactiva transcurridas 5 horas.

 

22. 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 14C. Sabiendo que dicho isótopo tiene un periodo de semidesintegración de 5730 años, determine:

a) La constante radiactiva del isótopo 14C.

b) La edad de una momia que en la actualidad presenta unas actividad en 14C de 0,163 Bq, por cada gramo de carbono.

 

23. La energía de enlace del Cl es 289 MeV. Determinar la masa en unidades de masa atómica.

24. Cuando chocan un electrón y un positrón en determinadas condiciones, la masa total de ambos se transforma en energía en forma de dos fotones o cuantos de luz, de igual energía. Calcular:

a) La energía total producida, expresada en eV.

b) La frecuencia de la radiación producida y la longitud de onda de la misma.

25. En un accidente nuclear se emiten diversos productos radiactivos. Dos de ellos son los isótopos 131I y el 137Cs, cuyos períodos de semidesintegración son 8 días y 30 años, respectivamente. Si la proporción de átomos de I a Cs es de 1/5,

a) Determinar el tiempo transcurrido para que ambos isótopos tengan la misma actividad.

b) El 1 % de los productos de la fisión nuclear del 235U es 131I. Si en la fisión nuclear del uranio se desprenden 200 MeV y la potencia térmica del reactor tiene un valor de 1.000 MW, calcular la actividad del 131I en el momento del accidente.

Un comentario sobre “Física nuclear

    Luis escribió:
    mayo 18, 2011 en 12:05 pm

    Como se puede hacer el 22 el apartado b? Te falta A inicial i la N inicial. Las soluciones de los problemas estan colgadas en alguna pagina ?
    Muchas gracias.

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