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:timer_clock: Física del siglo XX :recycle:
Transición
de la
Física Clásica
a la
Física Moderna
Hubieron una serie de hechos experimentales que se quedaron sin explicación por parte de la
F. Clásica
(
radiación térmica, efecto fotoeléctrico y el espectro atómico
) que forzaron un cambio de paradijma (
F. Moderna
)
·
Hipótesis de Planck
; la luz está cuantizada.
E = h · ξ
Efecto fotoeléctrico
; en un circuito en el que incide un haz de luz sobre el cátodo se desprenden electrones que van al ánodo, lo cual depende de la naturaleza del metal y la frecuencia del haz.
·
Potencial de frenado
; es el mínimo potencial que consigue invertir la polaridad de las placas para que los electrones no se muevan del cátodo.
·
Interpretación de Einstein
;
E incidente = Wext + Ec (electrón)
-> En función de la frecuencia;
h · ξ = h · ξo + 1/2 · me · ve^2
-> En función del potencial de frenado;
h · ξ = h · ξo + q(e) · Vfren
Los comienzos de la Física Cuántica
· Hipótesis de DeBroglie
; todas las partículas presentan la dualidad onda-corpúsculo. Todas las partículas llevan asociada una longitud de onda.
λ = h / (m · c) = h / p
· Principio de incertidumbre de Heisenberg
; no se puede localizar una partícula ni velocidad al 100%. (Ya que el error que se comete es ≥ h / 2π)
Δx · Δp ≥ h / 2π
· Ecuación de onda de Schrödinger
;
EΨ = HΨ
Ψ -> Función de onda que describe el electrón.
Ψ^2 -> Orbital
Radioactividad
Naturaleza de la radioactividad
Rayos beta
; son electrones.
Rayos gamma
; es un tipo de radiación electromagnética, de mayor energía que los rayos X.
Rayos alfa
; iones de He 2+.
La desintegración radiactiva
Leyes del
desplazamiento radioactivo
;
Cuando un núcleo X emite una partícula beta;
X → Y + β
((
Z → Z +1
))
Cuando un núcleo X emite radiación gamma;
X* → X + γ
Cuando un núcleo X emite una partícula alfa;
X → Y + α
((
A → A-4; Z → Z-2
))
Ley de la
desintegración radiactiva
;
ΔN = - λ·N·Δt
((En este caso, λ es una constante, la cte de desintegración)).
Vida media
;
τ = 1/λ
Actividad o velocidad de desintegración
;
dN/dt = λ · N
Período de semidesintegración o semivida
;
No/2 = No · e^(-λ t1/2)
La problemática de los residuos radiactivos
Las centrales nucleares producen residuos radioactivos, que son altamente perjudiciales para el medioambiente.
Los
residuos radiactivos
pueden clasificarse por su estado físico (
sólido, líquido o gaseoso
); por el tipo de radiación que emiten (
α, β o γ
); por su período de semidesintegración (
vida corta o larga
); o por su actividad específica (
alta, media o baja
).
Debido a que tardarían cientos y cientos de años en desaparecer (debido a su actividad), se encapsulan (en hormigón, y si son líquidos, antes por vitrificación). Las centrales usan los "cementerios radioactivos" para guardar los desechos encapsulados.
El núcleo de los átomos
Fuerzas nucleares y energía de enlace
La energía de enlace
Es la energía que mantiene un núcleo unido. Gracias a la fórmula de Einstein (
E = m · c^2
), podemos explicar la diferencia que hay entre la masa teórica y la medida en la práctica (ya que la diferencia de masa equivale a la energía de enlace. Deducimos que;
Δm = Zmp + (A-Z)mn - Mexp
.
Propiedades de las fuerzas nucleares
· Son de atracción
y
más intensas que las electromagnéticas
.
· Tienen muy corto alcance
.
·
Cada nucleón está
ligado solamente a un número determinado de otros nucleones
, y no a todos los existentes en el núcleo.
Las reacciones nucleares
La barrera de Coulomb
Es una barrera de potencial que frenará otras partículas que posean una energía cinética menor. Esto se da por la cantidad de protones en el núcleo.
Fisión nuclear
El núcleo se divide en 2 o más fragmentos de fisión (
es conveniente usar el modelo de gota líquida
). Esto tiene relación con la radioactividad (al usarse la fisión, habrán nucleones que
salgan despedidos a velocidades muy altas
, que provocarán una
reacción en cadena
en otros núcleos con los que colisionen).
Fusión nuclear
Dos núcleos (generalmente) se unen para formar uno sólo.
Los modelos nucleares
Modelo nuclear de la gota líquida
Suponemos que cada partícula sólo interacciona con las más próximas. Como en un líquido, las particulas se mueven de forma aleatoria.
Modelo nuclear de capas
Cada nucleón interacciona con el campo de fuerzas creado por el resto de nucleones. De aquí, gracias a la mecánica cuántica, comprobamos que existen unos
números mágicos
(2, 8, 20...), que
equivalen a los núcleos más estables
.