FÍSICA S.XX

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Física cuantica

Interpretación de Planck

Efecto fotoeléctrico

Se llama fenómeno fotoeléctrico al fenómeno mediante el cual la luz, al incidir sobre un metal, le arranca electrones.

Se llama trabajo de extracción (Wextracción) a la energía mínima que deben tener los fotones de la radiación para provocar efecto fotoeléctrico.

Ecuación Einstein fenómeno fotoeléctrico:

E(fotón incidente) = W(extracción) + Ec(electrón arrancado)

Espectros atómicos. Explicación de Bohr

Un espectro atómico es el registro de la radiación emitida o absorbida por un átomo

Modelo atómico de Bohr

Primer postulado: Los electrones describen órbitas circulares en torno al núcleo del átomo sin irradiar energía.

Segundo postulado: Las únicas órbitas permitidas para un electrón son aquellas para las cuales el momento angular del electrón sea un múltiplo entero de

Esta condición matemáticamente se escribe:

Tercer postulado: El electrón solo emite o absorbe energía en los saltos de una órbita permitida a otra. En dicho cambio emite o absorbe un fotón cuya energía es la diferencia de energía entre ambos niveles. Este fotón, según la ley de Plank tiene una energía:

Dualidad onda-partícula. Hipótesis de Broglie

Toda partícula que se mueva lleva asociada una onda cuya longitud de onda viene dada por la expresión:

Principio incertidumbre de Heinsenberg

El principio de incertidumbre nos dice que no podemos medir simultáneamente y con infinita precisión un par de magnitudes conjugadas. Es decir, nada impide que midamos con precisión infinita la posición de una partícula, pero al hacerlo tenemos infinita incertidumbre sobre su momento.

Física nuclear

Reacciones de fisión y fusión Fisión nuclear. Reactores nucleares Fusión nuclear Radioisótopos y sus aplicaciones

Estudio energético

La cantidad de energía liberada o absorbida en una reacción (en el sistema de referencia del centro de masas) se denomina valor Q de la reacción. Este valor Q es igual al producto de c2 por la diferencia de masas. Cuando en una reacción nuclear se libera energía se dice que la reacción es exotérmica: la masa de las partículas incidentes es mayor que la de las partículas resultantes y el valor Q es positivo. Si la masa total de las partículas incidentes es menor que la de las partículas resultantes, debe aportarse energía para que la reacción se verifique y se dice que la reacción es endotérmica. El valor Q de la reacción endotérmica es negativo. En general se cumple:

Fusión

En la fusión nuclear dos núclidos se fusionan para dar un núclido más pesado.

Radioactividad

Fisión

La fisión nuclear es un proceso mediante el cual un núcleo se rompe para dar dos núcleos más ligeros (isótopos del Sr y del Xe), emitiendo, además, neutrones, partículas beta y rayos gamma.

Captura radioactiva

Difusion

Transmutación

Reacción nuclear

Radioactividad Artificial

Cinética de la desintegración radioactiva

Fórmulas:

N = N0 .e -λ.t A = A0 .e -λ.t M = m0 .e -λ.t -- LEY DE DESINTEGRACIÓN

N = m . NA / M NA (Nº. de Avogadro: átomos/mol) y M (masa molar: g/mol)

A = λ . N (A: unidad S.I.: Bq = 1 des./s) -- RELACIÓN ENTRE A Y N

T1/2 = ln 2/λ -- PERÍODO DE SEMIDESINTEGRACIÓN

Τ = 1/λ -- VIDA MEDIA 

La radioactividad natural. Tipos de emisión

Proceso por el cual los núcleos atómicos de ciertas sustancias emiten radiación de manera espontanea y se transforman en núcleos de elementos diferentes, o bien en núcleos del mismo elemento en un estado de menor energía.

Leyes de Rutherford y Soddy

• Cuando un núcleo radiactivo emite una partícula alfa, el elemento resultante se desplaza dos lugares a la izquierda en el Sistema Periódico, es decir, se transforma en otro cuyo número atómico es dos unidades menor y cuya masa es aproximadamente cuatro unidades menor. Así pues, la transformación que acontece es:

• Cuando un núcleo radiactivo emite un electrón beta, el elemento resultante se desplaza un lugar a la derecha en el Sistema Periódico, esto es, se transforma en otro cuyo número atómico es una unidad mayor y cuya masa es prácticamente igual, liberando un electrón y un neutrino en el proceso:

En realidad, Z puede crecer en una unidad (emisión b-) o decrecer en una unidad (emisión b+). El ejemplo más simple de emisión beta es la desintegración del neutrón libre en un protón más un electrón. La energía de desintegración es 0.782 MeV, que es la diferencia entre la energía en reposo del neutrón y la del protón más el electrón:

en la cual se libera también un antineutrino electrónico. En la desintegración b+ un protón se convierte en un neutrón con la emisión con la emisión de un positrón (y un neutrino). Un protón libre no puede desintegrarse con emisión de un positrón debido a la conservación de la energía (la masa en reposo del neutrón más la masa del positrón es superior a la del protón), pero considerando los efectos de la energía de enlace es posible la desintegración de un protón dentro de un núcleo:

• Cuando un núcleo radiactivo excitado emite radiación gamma, se desexcita energéticamente, pero no sufre transmutación alguna:

Estabilidad nuclear. Energía de enlace nuclear

Energía de enlace nuclear

Es la energía de enlace nuclear total de un núcleo de un átomo de masa atómica MA, que contiene Z protones y N neutrones.

Es decir, cuando dos o más nucleones se fusionan entre sí para formar un núcleo la masa total decrece y se desprende energía. Inversamente, para dividir un núcleo en sus partes debe añadirse energía al sistema que se invierte en incrementar la masa en reposo.

El núcleo Atómico

• El núcleo atómico contiene en principio dos tipos de partículas: los nucleones (protones y neutrones), de aproximadamente la misma masa. El protón presenta carga +e (la carga del electrón cambiada de signo) y el neutrón carece de carga.

• El número de protones, Z, es el número atómico del átomo (que coincide con el número de electrones del mismo para conservar la electroneutralidad); mientras que el número de protones, N, es aproximadamente igual a Z para los núcleos ligeros, y para los núcleos más pesados es mayor que Z, incrementándose a medida que aumenta Z.

• El número total de nucleones, A = N + Z, es el número másico del átomo. El número de neutrones que pueden acompañar a los protones en un núcleo puede variar dentro de un pequeño rango. Esta variabilidad da lugar a los isótopos, átomos con el mismo número atómico (igual número de protones) pero de distinto número másico (distinto número de neutrones, teniendo en cuenta la premisa anterior). Dos ejemplos son el carbono-12 y el carbono-14. Ambos ocupan el mismo lugar en la Tabla Periódica. Los isótopos de un elemento son químicamente idénticos porque sus átomos tienen el mismo número de electrones y, por tanto, la misma configuración electrónica. Sin embargo, las propiedades radiactivas (por ejemplo, la vida media) varían de un isótopo a otro al depender estas de la constitución del núcleo.

• Cada uno de los distintos isótopos de un mismo elemento se denomina nucleído. El término nucleído hace referencia, por consiguiente, a una especie nuclear. Un nucleído se representa por el símbolo:

Relatividad

Contracción de la longuitud

Aumento de la masa

Dilatación del tiempo

Energía cinética relativista

E = Ec + E0 m.c2 =½. m0.v2 + m0. c2

Energía relativista total

E = m . c2

Energía e reposo

E0 = m0 . c2

Principio especial de relatividad

Las leyes de las física son las mismas en todos los sistemas de referencia