Física CONCEPTUAL
19. Una p o b l a c i ó n h u m a n a tiene cierta vida m e d i a , a
partir del n a c i m i e n t o ; es el t i e m p o d u r a n t e el cual
se m u e r e la mitad. Pero e s o n o quiere decir q u e la
mitad de los q u e todavía e s t á n vivos m o r i r á n e n el
s e g u n d o intervalo igual de t i e m p o . Para los á t o m o s
radiactivos, la p r o b a b i l i d a d d e "morir" (sufrir desintegración) s i e m p r e es igual, i n d e p e n d i e n t e m e n t e d e
la e d a d del á t o m o . Un á t o m o j o v e n y u n o viejo del
m i s m o tipo t i e n e n e x a c t a m e n t e la m i s m a probabilid a d de d e c a e r e n el siguiente intervalo igual de
t i e m p o . Eso n o s u c e d e c o n los h u m a n o s , p a r a q u i e n
la probabilidad de m o r i r a u m e n t a c o n la edad.
2 1 . La trayectoria en espiral de las partículas c a r g a d a s
e n u n a c á m a r a d e b u r b u j a s se d e b e a su desaceleración por los c h o q u e s c o n á t o m o s , q u e n o r m a l m e n t e
s o n de h i d r ó g e n o , e n la c á m a r a . Las partículas carg a d a s m á s lentas se desvían m á s e n el c a m p o m a g nético de la c á m a r a y sus trayectorias se v u e l v e n
espirales. Si las partículas c a r g a d a s se m o v i e r a n
sin resistencia, sus trayectorias serían círculos o
hélices.
23. El n ú m e r o de m a s a del e l e m e n t o es 157 + 104 =
2 6 1 . Su n ú m e r o a t ó m i c o es 104; es u n e l e m e n t o
t r a n s u r á n i d o , q u e e n fecha reciente recibió el n o m b r e de rutherfordio.
25. D e s p u é s de q u e el n ú c l e o de p o l o n i o e m i t e u n a
partícula beta, el n ú m e r o a t ó m i c o a u m e n t a 1 y es
85; el n ú m e r o m á s i c o n o c a m b i a y es 218. Sin e m bargo, si se e m i t e u n a partícula alfa, el n ú m e r o atóm i c o d i s m i n u y e 2 y se vuelve 82; el n ú m e r o m á s i c o
d i s m i n u y e en 4 y se vuelve 214.
27. Un e l e m e n t o p u e d e d e c a e r f o r m a n d o u n e l e m e n t o
de m a y o r n ú m e r o a t ó m i c o e m i t i e n d o e l e c t r o n e s (rayos beta). C u a n d o eso sucede, u n n e u t r ó n del núcleo se t r a n s f o r m a en p r o t ó n , y el n ú m e r o a t ó m i c o
aumenta una unidad.
29. Si el e s t r o n c i o 9 0 ( n ú m e r o a t ó m i c o 38) e m i t e radiaciones beta, se d e b e t r a n s f o r m a r e n el e l e m e n t o
itrio ( n ú m e r o a t ó m i c o 39); e n c o n s e c u e n c i a , el físico p u e d e analizar u n a m u e s t r a de e s t r o n c i o p a r a ver
si tiene huellas de itrio, c o n m é t o d o s espectfográficos u otros m e d i o s . Para c o m p r o b a r q u e sea u n
e m i s o r b e t a "puro", p u e d e c o m p r o b a r y a s e g u r a r s e
de q u e la m u e s t r a n o está e m i t i e n d o r a d i a c i o n e s alfa o g a m m a .
31. Los e l e m e n t o s a t r á s del u r a n i o e n n ú m e r o a t ó m i c o ,
c o n vidas m e d i a s cortas, existen c o m o p r o d u c t o
del d e c a i m i e n t o radiactivo del u r a n i o o de otro elem e n t o de m u y larga vida: el torio. D u r a n t e los miles
de millones de a ñ o s q u e d u r a n el u r a n i o y el torio,
los e l e m e n t o s m á s ligeros se r e n o v a r á n c o n t i n u a mente.
33. Tu a m i g o e n c o n t r a r á m á s radiactividad en los aflor a m i e n t o s de granito q u e si viviera cerca d e u n a
central nuclear. Además, a gran altitud, tu a m i g o estará s o m e t i d o a m a y o r radiación c ó s m i c a . Pero las
radiaciones q u e hay e n la c e r c a n í a de la central o
del afloramiento de granito, o a g r a n d e s altitudes,
n o s o n m u y diferentes q u e la q u e se e n c u e n t r a u n o
e n la " m á s segura" de las situaciones. ¡Aconseja a tu
a m i g o q u e g o c e d e la vida, d e c u a l q u i e r m o d o í
3 5 . A u n q u e h a y b a s t a n t e m á s radiactividad e n u n a central de energía n u c l e a r q u e e n u n a d e c a r b ó n , casi
n a d a de la radiactividad e s c a p a e n la p l a n t a nuclear,
m i e n t r a s q u e la m a y o r p a r t e de la radiactividad q u e
h a y a e n u n a c a r b o e l é c t r i c a sí e s c a p a , p o r las c h i m e neas. En c o n s e c u e n c i a , u n a central eléctrica de carb ó n inyecta m á s radiactividad al a m b i e n t e q u e u n a
central n u c l e a r característica. ( D e s a f o r t u n a d a m e n t e ,
si dices eso a las p e r s o n a s q u e e n c u e n t r e s e n u n a
r e u n i ó n social n o r m a l ¡te van a ver c o m o q u e eres
aliado de Darth Vaderí)
37. El a l i m e n t o irradiado n o se vuelve radiactivo al exp o n e r l o a los rayos g a m m a . Se d e b e a q u e los rayos
g a m m a n o t i e n e n la e n e r g í a n e c e s a r i a p a r a iniciar
las r e a c c i o n e s n u c l e a r e s e n los á t o m o s del a l i m e n t o ,
q u e los p u d i e r a n t r a n s f o r m a r e n radiactivos.
39. Las tablillas de p i e d r a n o p u e d e n ser fechadas con la
t é c n i c a del r a d i o c a r b o n o . La p i e d r a inerte n o ingiere
c a r b ó n ni lo t r a n s f o r m a p o r d e c a i m i e n t o radiactivo.
El f e c h a d o c o n c a r b ó n f u n c i o n a p a r a el material orgánico.
Soluciones a los problemas del capítulo 33
1. Al final del s e g u n d o a ñ o , q u e d a r á 1/4 de la m u e s t r a original; al final del tercer a ñ o , q u e d a r á 1/8 y al final del c u a r t o a ñ o q u e d a r á 1/16.
3. Q u e d a r á 1/16 d e s p u é s de 4 vidas m e d i a s , y e n t o n ces 4 x 30 = 120 a ñ o s .
5. La i n t e n s i d a d baja e n u n factor de 16.7 (de 100% a
6%). ¿Cuántos factores de 2 es lo anterior? Más o
m e n o s 4, p o r q u e 2 = 16. Entonces, la e d a d del artefacto es m á s o m e n o s 4 x 5 7 3 0 a ñ o s ; a p r o x i m a d a mente 23,000 años.
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Capítulo 3 4 Fisión y fusión nuclear
Respuestas
a los
ejercicios
1. El u r a n i o e n r i q u e c i d o , q u e c o n t i e n e m á s de 9 9 %
del isótopo n o fisionable U 2 3 8 , sufre u n a reacción
en c a d e n a sólo si está m e z c l a d o c o n u n m o d e r a d o r
p a r a d e s a c e l e r a r los n e u t r o n e s . El u r a n i o del m i n e ral está m e z c l a d o c o n otras s u s t a n c i a s q u e i m p i d e n
la r e a c c i ó n y n o t i e n e algo q u e d e s a c e l e r e los neutrones, p o r lo q u e n o s u c e d e u n a reacción en cadena. (Sin e m b a r g o , hay p r u e b a s de q u e h a c e varios
miles de m i l l o n e s de a ñ o s , c u a n d o era m a y o r el
porcentaje de U 2 3 5 e n el m i n e r a l de u r a n i o , existía
u n reactor natural e n Gabón, África occidental.)
3. Un reactor de fisión tiene u n a m a s a crítica. Su t a m a ñ o
m í n i m o , i n c l u y e n d o el moderador, enfriador, etc., es
d e m a s i a d o g r a n d e c o m o p a r a i m p u l s a r u n vehículo
p e q u e ñ o ( a u n q u e es práctico c o m o fuente de energía p a r a s u b m a r i n o s y barcos). En forma indirecta,
se p u e d e usar la fisión p a r a i m p u l s a r a u t o m ó v i l e s
g e n e r a n d o electricidad c o n la q u e se c a r g u e n los
a c u m u l a d o r e s de los a u t o m ó v i l e s eléctricos.
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