FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat...Tota forma de matèria que existeix a l'univers prové de...
Transcript of FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat...Tota forma de matèria que existeix a l'univers prové de...
Tota forma de matèria que existeix a l'univers prové de la combinació de 103
àtoms diferents. El 99% de la matèria de tot l'univers està formada per àtoms
d'hidrogen. L'1% restant el constitueixen els 102 elements restants.
En tots els àtoms trobem:
Càrrega
umes
kg
Nucli
Protons
+1,66·10-19 C
1,0071
1,6724·10-27
Neutrons
-
1,0085
1,6747·10-27
Escorça
Electrons
-1,66·10-19 C
0,0005485
9,018·10-31
Massa
FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat
• Nombre atòmic : Nombre de protons que té un àtom. S’indica per Z.
• Nombre màssic : Nombre de protons i neutrons que hi ha dins del nucli d’un
àtom. S’indica per A.
Així doncs per a identificar els àtoms usarem el següent esquema: XA
Z
on X representa el símbol de l'àtom.
Per exemple:
- L’hidrogen té un protó en el nucli i cap neutró. Segons la configuració anterior
s’escriurà com:
H1
1El carboni té 6 protons i 6 neutrons en el nucli. Segons la configuració anterior
s’escriurà com:
C12
6
FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat
• Isòtop : Àtom que presenta un nombre de neutrons diferent al normalitzat.
• Tots els àtoms d’un mateix element tenen el mateix nombre de protons.
• El nombre de neutrons pot diferir per als àtoms del mateix element. Aleshores
parlarem d’isòtops.
EXEMPLE
H11Àtom d’hidrogen amb un protó i cap neutró al nucli. És el
normalitzat
H2
1
Àtom amb un protó i un neutró al nucli. Aquest àtom és un
isòtop del primer.
H3
1
Àtom amb un protó i dos neutrons al nucli. Aquest àtom és
un isòtop del primer.
DEUTERI
TRITI
• El nombre d’electrons i el nombre de protons és igual en la majoria d’àtoms
ja que aquests són neutres.
FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat
Dimensions del nucli atòmic
mAr 315 ·10·2,1
La mida del nucli atòmic depèn del nombre màssic A i ve donada per:
I podem deduir que la densitat del nucli és NUCLI = 1,30·1044 partícules·m-3
( 1014 vegades la densitat de l’aigua)
FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat
mp ~ mn i mp ~ 1.800·me massa d’un àtom concentrada en el nucli.
mp = massa del protó ; mn = massa del neutró ; me = massa de l’electó
1. La interacció forta és independent
de la càrrega, és a dir actua entre
protons i neutrons sense tenir en
compta la càrrega.
2. La interacció forta és de curt abast
(d 2·10-15 m).
3. A distàncies molt curtes és superior
a qualsevol altre força
FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat
Forces nuclears
Força nuclear forta Força nuclear dèbil
Responsable de la unió de patícules
que formen els neutrons i d’altres no
sotmeses a l’acció de la força nuclear
forta.
Força que supera la repulsió elèctrica
entre protons i manté units els
nucleons i estable el nucli
1. És de molt curt abast. A
distàncies superios a 10-17 m és
nul·la
2. A distàncies molt curtes és
superior a la força gravitatòria, i
inferior a altres interaccions
Energia associada a una partícula
- Energia cinètica d’una partícula: Associada al moviment.
- Energia potencial d’una partícula: Associada a l’altura.
- Energia Interna d’un sistema macroscòpic: Associada al moviment (de
vibració en els sòlids, a la velocitat en els gàsos) de les partícules que el
cosntitueixen. La forma de mesurar indirectament aquesta energia és a
través de la temperatura.
- Energia en forma de massa. Associada a la quantitat de matèria. La relació
massa-energia ens ve donada per l’equació d’Einstein. 2c·mE
FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat
Energia d’enllaç
Energia d’enllaç d’un nucli és l’energia alliberada quan s’uneixen els seus
nucleons per a formar el nucli
mp = massa del protó
mn = massa del neutró
MN = massa del nucli
Energia d’enllaç d’un nucleó és el quocient entre l’energia d’enllaç i el nombre
màssic
A major energia d’enllaç per nucleó, major estabilitat del nucli
(valor mitjà ≈ 8,3 MeV)
Li-7 protó neutró
Massa (uma) 7,0160 1,0071 1,0085
Les masses dels reactius i dels productes no és igual. pr mm
umesm 0393,00160,70553,7 Hi ha una pèrdua de massa de
0,0393 umes
0553,7)0085,1·(4)0071,1·(3 reactiusm
Considerem un nucli de Liti-7. La reacció que expressa la seva formació a partir de
les partícules fonamentals és:
Lin4p3 73
10
11
Tenint en compte que les seves masses de les partícules són:
Exemple
Jsmuma
kgumescmE
1210·9068,5
2)
1·
810·3(·
1
2710·67,1
·0393,02
Diagrama de Wapstra
Aquest diagrama permet representar gràficament l’energia que es desprèn quan
es forma un nucli atòmic a partir de les partícules fonamentals que les formen.
nucleóMev
nucleonsE
MeVJ
MeVJE
Jsmuma
kgumesE
cmmmcmcmcmE
ELinp
LinpLinp
2739,57
)(
9174,3610·6,1
1·10·9068,5)(
10·9068,5)·10·3·(1
10·67,1·0393,0)(
·43··4·3)(
)(43
13
12
1221827
2222
7
3
1
0
1
1
73
73