T2 Cuestiones IBII

T2 Cuestiones IBII: 

1. Unidad de medida típica de la energía nuclear:

Se mide en MeV (millones de electron-voltios). Si la unidad habitual de medida de energía es el Julio (J), que se puede expresar como C·V (Culombio · Voltio), pasamos a la unidad mínima de carga (que es el electrón) y obtenemos la energía expresada como eV, que es una fracción de 1 J. En unidades del Sistema Internacional 1 eV a 1,602176565 × 10^-19, que coincide con el valor en culombios de la carga del electrón.

2. Diferencia entre reacciones químicas y nucleares en términos de emisión de energía:

La reacción de fisión nuclear produce energía del orden de entre MJ y GJ por gramo de material. Un ejemplo seria la reacción de fisión del uranio 235, que produce 580 MJ por gramo de material.

La reacción de fusión nuclear produce cantidades de energía por gramo de alrededor de 1000 veces superior a la de fisión de uranio natural o 7 veces superior a la de uranio 235.

En las reacciones químicas, obtenemos energías del orden de MJ en el caso de combustión de carbón de la mejor calidad (antracita, que es la reacción de combustión de mayor energía), pero en este caso hablamos de MJ por kilogramo de material.

3. Tipos de reacciones nucleares:

a) Reacción de fisión: el núcleo de un átomo pesado e inestable se divide en dos o más núcleos de átomos más ligeros y estables, dando lugar a una enorme liberación de energía, en forma de radiación gamma y de energía cinética por el movimiento de los átomos resultantes de la reacción, con el resultado del calentamiento del medio en el que se encuentren los componentes de la reacción. La reacción de fisión puede ocurrir de manera espontánea o artificial:

 · Espontánea: un núcleo pesado que emite una partícula alfa, que es un núcleo de helio, con dos protones y dos neutrones. Al emitir la partícula alfa, el átomo original cambia, con lo que da lugar a un elemento diferente.

  · Artificial: ocurre cuando el núcleo del átomo a fisionar es bombardeado por una partícula con la energía correcta (un neutrón, por ejemplo) dando lugar a una reacción de fisión en cadena, debido a la emisión sucesiva de neutrones que a su vez chocarán con más átomos pesados e inestables, hasta agotar el combustible necesario para la reacción.

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b) Reacción de fusión: consiste en la unión de dos o más núcleos de elementos ligeros, dando lugar a  elementos más pesados (aunque más ligeros, estables y no radiactivos), neutrones y gran cantidad de energía. Para poder vencer las fuerzas electrostáticas resultantes en la fusión se necesita que los núcleos a fusionar contengan gran cantidad de energía cinética, obtenida mediante el calentamiento de éstos, que en las estrellas llegan a alcanzar 10⁸ K. Como la de fisión, la reacción de fusión se manifiesta en el universo de manera natural o artificial:

  - Natural: se da en las estrellas, donde el hidrógeno se fusiona dando lugar a átomos de helio y otros elementos más pesados que él. La gran cantidad de energía emitida por las estrellas es producto de la reacción de fusión nuclear que en ellas ocurre. Cuando el H se agota del todo se considera que la estrella ha "muerto".

  - Artificial: es la provocada por el ser humano. De gran complejidad técnica                                      debido a la dificultad para contener la energía resultante de la reacción, la primera vez que se consiguió, se empleó como iniciador para conseguir las condiciones necesarias de presión y temperatura una bomba de fisión nuclear.