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Física Moderna 3, Fernando González Fernández - Coggle Diagram
Física Moderna 3
Energia de Enlace
En 1905 al señalar Albert Einstein la idea de que la energía esta completamente ligada ya que son formas diferentes de la misma cosa, y que la materia se puede transformar en energía y viceversa, desarrollo y propuso la ecuación matemática para expresar la transformación de materia en energía
E=mc2
La combustio implica destrucion y formacion de enlaces quimicos(los enlaceas queimicos son fuerzas que mantienen unidos a los atomos entre si y les posibilita funcionar como unidad)
la energía del enlace químico se mide en kilocalorias ,
as relaciones nucleares comprenden la formación y ruptura de los enlaces entre las partículas del núcleo .
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la idea de la mutua transformacional de masa en energía y viceversa se pudo demostrar hasta el año de 1932, cuando dos científicos ingleses E.T.S Walton y J.D. Cockrefoft al realizar investigaciones experimentales , bombardean litio con protones de alta magnitud de velocidad
La explicación de por que se obtiene la energía nuclear, se tiene al considerar la energía de enlaces de los núcleos atómicos, es decir energía de enlaces nuclear
Al conocer las masas de los neutrones y protones es posible determinar la masa de cualquier núcleo atómico. Al comparar la masa calculada de un núcleo con su masa determinada de manera experimental, esta última es siempre menor, por lo que existe un déficit de masa, esta cantidad que falta de masa se puede transformar por medio de la ecuación de Einstein, en la energía de enlace nuclear. La energía de enlace de un núcleo se puede considerar como la energía desprendida cuando se forma el núcleo a partir de sus partículas elementales.
Para descomponerlo nuevamente en partículas elementales es necesario agregar una energía igual a la energía de enlace.
Por tanto: La energía que se libera en la formación de un enlace, es la misma cantidad de energía que se absorbe en el rompimiento de dicho enlace.
Se puede considerar que los núcleos de los elementos químicos cuya masa atómica es de alrededor de 60 son los más estables, ya que tienen las mayores energías de enlace por nucleón, por lo que se liberarían grandes cantidades de energía si se rompieran núcleos con masas mayores de 60.
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Fisión Nuclear
La fusión nuclear se produce cuando un núcleo de un átomo pesado es bombardeado por una partícula incidente especialmente por un neutrón, provocando su ruptura en dos fragmentos y muy rara vez en tres
si un neutron se impacta en un núcleo pesado ese de deforma y se alarga hasta romperse generalmente en dos fragmentos, pues muy rara vez se rompen en tres, cada fragmento constituya el núcleo de un elemento mas ligero
Durante la desintegración se produce la emisión de varios neutrones libres que se encuentra en exceso en los núcleos nuevamente formados, y la liberación de energía por medio de radiaciones; esta , al irradiar la materia cercana, engendran calor aprovechado y equivalente a la energía que mantenía unido al núcleo pesado
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como se sabe los núcleos atómicos están constituidos por protones y neutrones que se mantienen unidos a través de fuerzas de intercambio en dichos nucleones, estas fuerzas apenas son suficientes para mantener la cohesión del núcleo cuando es muy pesado debido a su gran cantidad de neutrones.
Actualmente las fisiones presentes en los reactores nucleares se logran mediante el uso de neutrones lentos, por que son los mas apropiados para multiplicar las fisiones del uranio 235 o plutonio 239.
como los neutrones que se liberan de la fisión son rápidos , pues viajan a unos 4 mil km/s, se requiere frenaros hasta una rapidez de 2 mil km/s para poder mantener una reacción en cadena, ya que de otra manera atravesarían las barreas de uranio sin ser absorbidas
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una reacción en cadena se produce después de que un neutron ha bombardeado un núcleo pesado provocando si ruptura en dos fragmentos y la emisión de tres neutrones como máximo, estos a si vez inciden en otros núcleos pesados fraccionándolos de tal manera que una vez iniciada la reacción de desarrollara en cadena hasta que el ultimo núcleo pesado haya sido dividido
en un reactor nuclear es importante controlar las reacciones de fisión, por eso se debe mantener un numero constante de desintegraciones, para ello se utilizan barras de control constituidas de cadmio, boro o hafnio, que al ser absorbentes se neutrones reducen el numero de desintegraciones
cuando en una reactor la temperatura se eleva en forma alarmante, as barras de control caen automáticamente deteniendo la fisión
La utilización de la fisión nuclear con fines pacíficos puede resolver el problema que con el tiempo se presentara al agotarse los combustibles naturales como el petroleo y el carbón
Rayo Láser
Las palabra láser se deriva de las siglas de la expresión inglesa light Amplification By stimulated emission of radiation (amplificación de la luz por emisión estimulada de radiaciones)
Para obtener un rayo láser debe producirse una inversión de población, es decir, tener el mayor numero de electrones posibles en un estado meta-estable, a esta proceso se le llama bombeo óptico
la emisión estimulada se presenta cuando uno de los muchos electrones que se encuentran en un estado meta-estable regresa a su estado fundamental emitiendo un foton paralelo a la longitud de la barra de rubí
Esto origina el rápido aumento de fotones, por tanto, aquellos que escapan a través del extremo semitransparente produce un haz unidireccional de gran intensidad y longitud de onda definida que constituye el rayo láser
el proceso continua hasta agotarse la población de electrones en el estado meta-estable , pero entonces otro destello luminosa del tubo fluorescente inicia el bombeo óptico y el proceso se repite .
como los rayos láser son de una naturaleza coherente e intensa, tienen múltiples aplicaciones en campos de comunicaciones, radio-astronomía, biofísica, fotografía y espectroscopia de microondas
Los rayos láser son homogeneos al ser de una sola longitud de ondas, estos son practicamente paralelos, y se utiliza para medir distancias
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Ademas de los rayos láser proveniente de sólidos con rubíes u otros cristales, existen los de gas como el del Helio-neón, argón , dióxido de carbono; y los de liquido como los de ácido clorhídrico
Cada tipo se emplea según el uso y sus características, estas pueden ser: potencia; frecuencia de la luz emitida, monocromática y en ocasiones invisible ; funcionamiento continuo y por impulsos
Fusión Nuclear
La fusión nuclear se produce debido a la unión de dos o mas núcleos de átomos ligeros en un solo núcleo de masa mas elevada. Siempre que dos núcleos ligeros se unen para formar otro mas pesado, la masa de este es menor a la suma de los primeros .
la diferencia de masa , es decir la parte de materia faltan te se ha convertido en energía
para vencer esta fuerza se requieren altas temperaturas, de tal manera que una gran energía ayude a los núcleos a entrar en contacto y se produzca la fusión
las reacciones de fusión son las que mas energía pueden desprender,
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