Energía de desintegración en la física nuclear: definición y fórmula

¿Qué es la energía de desintegración?

La energía de desintegración es la energía liberada durante la desintegración radiactiva. La física nuclear implica el estudio de muchas reacciones nucleares, donde un átomo o partícula se convierte en otro, o donde las partículas chocan, creando otras nuevas. Estas reacciones son a pequeña escala, pero pueden ser súper dramáticas, absorbiendo o creando grandes cantidades de energía. Algunas de estas reacciones se denominan reacciones de desintegración radiactiva.

La desintegración radiactiva es donde un núcleo atómico inestable se desintegra o se convierte en un núcleo más estable, liberando energía en forma de partículas ionizantes y radiación. Estas partículas ionizantes incluyen partículas alfa y partículas beta, y la radiación incluye los famosos rayos gamma que crearon Hulk. Desafortunadamente, los rayos gamma realmente no hacen eso, pero los materiales radiactivos realmente emiten mucha energía. Y esa energía de desintegración, la energía producida como átomo. . . Supongo que se desintegra. . . en otro, es de lo que estamos hablando hoy. Para discutir eso, necesitamos echar un vistazo a la ecuación más famosa de Einstein.

Equivalencia masa-energía

En física, se entiende que la masa y la energía son realmente lo mismo, visto desde diferentes perspectivas. Un objeto con más energía se medirá por tener más masa. Un objeto con más masa contiene más energía. Esta idea de equivalencia masa-energía está representada por la famosa ecuación E = mc ^ 2 de Einstein, donde E es la energía en julios; m es la masa en kilogramos; y c es la velocidad de la luz en metros por segundo, que siempre es 3 x 10 ^ 8.

Esta ecuación nos dice que si la energía sale de un núcleo, su masa cambiará. Si lo pesamos, pesará menos de lo que pesaba. En una reacción nuclear, la cantidad de protones, neutrones y electrones permanece igual antes y después. Entonces, ¿cómo puede estar cambiando la masa?

Lo importante a tener en cuenta es que los protones, neutrones y electrones pesan más individualmente que cuando se combinan en átomos. Un átomo que contiene dos protones, dos neutrones y dos electrones tendrá una masa más pequeña que todas esas partículas por sí mismas. Esto se debe a que la energía se libera cuando se crean los átomos y la energía se agota cuando los átomos se separan.

Entonces, en cualquier reacción nuclear, si compara la masa de los reactivos con la masa de los productos, la diferencia en esos valores le dirá: a) si se absorbió o liberó energía yb) cuánta energía fue. Esta comparación de masas es cómo calculamos la energía de desintegración.

Ejemplo

Veamos un ejemplo. Aquí hay una ecuación para una reacción de desintegración llamada desintegración alfa:

Decaimiento alfa

Se llama así porque produce una partícula alfa, también conocida como núcleo de helio. El radio-223 tiene un peso atómico de 223.01850 u. U significa unidades de masa atómica. Un núcleo de helio tiene un peso atómico de 4.001505 u, y el radón-218 tiene un peso atómico de 218.005601 u. Se le pide que calcule la energía liberada en la reacción en julios. Tenga en cuenta que 1 unidad de masa atómica es igual a 1,66 x 10 ^ -27 kilogramos.

Para resolver esto, primero debemos averiguar la diferencia de masa entre los reactivos y los productos. El radio-223 es el reactivo, porque está en el lado izquierdo de la ecuación. Los productos son helio y radón. Las masas de helio y radón sumadas nos dan 222.007106 unidades de masa atómica. Reste eso de la masa de Radio-223, y veremos que hay una diferencia de masa de 1.011396 unidades de masa atómica entre los dos lados de la ecuación.

Luego, necesitamos convertir esa masa en energía, porque la pregunta nos preguntaba por la energía liberada, no por la masa. Pero para hacer eso, lo necesitamos en kilogramos, porque la ecuación de Einstein funciona con kilogramos. Entonces, multiplique 1.011396 por 1.66 x 10 ^ -27, lo que nos da 1.66232 x 10 ^ -27. Luego, inserta eso en la ecuación de Einstein y resuelve para obtener una energía de 1.5 x 10 ^ -10 Joules. Eso no es mucha energía, pero cuando consideras que es solo una reacción entre millones que podrían estar ocurriendo al mismo tiempo, ¡pronto se suma!

Resumen de la lección

La energía de desintegración es la energía liberada durante la desintegración radiactiva. La desintegración radiactiva es donde un núcleo atómico inestable se desintegra o se convierte en un núcleo más estable, liberando energía en forma de partículas ionizantes y radiación. Estas partículas ionizantes incluyen partículas alfa y partículas beta y la radiación de rayos gamma.

En física, se entiende que la masa y la energía son realmente lo mismo, visto desde diferentes perspectivas. La idea de equivalencia masa-energía está representada por la famosa ecuación E = mc ^ 2 de Einstein, donde E es la energía en julios; m es la masa en kilogramos; y c es la velocidad de la luz en metros por segundo, que siempre es 3 x 10 ^ 8.

Esta ecuación nos dice que si la energía sale de un núcleo, su masa cambiará. Si lo pesamos, pesará menos de lo que pesaba. Los protones, neutrones y electrones pesan más individualmente que cuando se combinan en átomos. Un átomo que contiene dos protones, dos neutrones y dos electrones tendrá una masa más pequeña que esas partículas por sí solas. Esto se debe a que la energía se libera cuando se crean los átomos y se consume cuando los átomos se separan.

Entonces, en cualquier reacción nuclear, si compara la masa de los reactivos con la masa de los productos, la diferencia en esos valores le dirá: a) si la energía fue absorbida o liberada yb) cuánta energía fue. Esta comparación de masas es cómo calculamos la energía de desintegración.

Los resultados del aprendizaje

Después de esta lección, debería tener la capacidad de:

• Definir energía de desintegración y desintegración radiactiva.
• Identificar la equivalencia masa-energía y su importancia.
• Calcular la energía de desintegración en una reacción de desintegración nuclear

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Rodrigo Ricardo Editor y fundador