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Física del S.XX

NUCLEAR

REACCIONES NUCLEARES

Estudio energético

Δmc2=Q

Q=factor Q

Q=0 ==> difusión elástica

p=cte

Q<0 ==> Δm<0 ==> gana masa ==> endoenergética

Q>0 ==> Δm>0 ==> pierde masa ==> exoenergética

E=m0c2

Solo por tener masa, tiene energía

Conservación de la energía

Tipos

Fusión

X y a = núcleos ligeros

Fisión

b= núcleo pesado

a=altas energías

Radiactividad

X(-,b)Y

No tiene proyectil

Captura radiactiva

X(n,γ)Y

Difusión

X=Y a=b

Transmutación

147N(42α,11p)178O

X+a==>X(a,b)Y

Otra nomenclatura

X+a==>Y+b

a=proyectil

LEYES DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA

Vida media

τ=1/λ

Periodo de semidesintegración

T=ln2/λ

N=N0e-λt

Actividad=λN

A=A0e-λt

[act]=bq o ds/s

1Ci=3.7*1010Bq

-dN=λNdt

N=Nº de núcleos

λ=cte radiactiva

dN=Nº núcleos convertidos

Emisión radiactiva=probabilístico

LA RADIACTIVIDAD NATURAL. TIPOS DE EMISIÓN

Leyes de Soddy-Fajans

γ

AZX*==>AZX+γ

*=exceso de energía

β+

AZX==>AZ-1X+01e++00antineutrino

β-

AZX==>AZ+1X+0-1e++00antineutrino

α

AZX==>A-4Z-2Y+42α

Fuerza nuclear débil

Muy corto alcance

Desintegra neutrones

Radiación β

20881Tl==>0-1e- +20882Y+00antineutrino

10n==>11p+0-1e+00antineutrino

Radiación γ

23892U==>γ

Radiación α

21283Bi==>42α+20881Tl

42α=42He

ESTABILIDAD NUCLEAR. ENERGÍA DE ENLACE NUCLEAR

Un núcleo es más estable conta menos energía tiene

Al formar un núcleo se pierde masa, que es energía liberada

E=Δm*c2

Fuerza nuclear fuerte

Características

Entre nucleones

Corto alcance

Muy intensa

Impide que los núcleos sean inestables por la repulsión de los protones

EL NÚCLEO ATÓMICO. CARACTERÍSTICAS

Tamaño

Densidad

Densidad no muy alta en todo el átomo

densidad muy alta en el núcleo

m/v

r≈1'2A1/3 fm

fm=fermi=10-15

Masa

1Z≈1N≈u

1 mol=NA=6.022*1023 partículas

1 mol es la cantidad de sustancia cuya masa en gramos coincide con su peso atómico/molecular

Unidad de masa atómica (u)

1u=1/12 m(126C)

1u=1.66*10-27 kg

Nomenclatura

Nucleones=Nº másico=Z+N=A

Nº neutrones (q=0) =N

Nº protones (+)=Nº atómico=Z

Nombre del elemento=X

CUÁNTICA

PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISEMBERG

Paso del determinismo al probabilismo

No podemos medir a la vez con precisión la posición y la velocidad de una partícula

Δx o Δp no pueden ser "0" exactos

Si Δp=0

Δx=∞

Si Δx=0

Δp=∞

Δx * Δp ≥ h/4π

Δp= indeterminación en el momento lineal

Δx = indeterminación en la posición

Para medir algo hay que interactuar con él

cambio en el sistema

DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA. HOPÓTESIS DE DE BROGLIE

De Broglie dice que todos los sistemas físicos tienen naturaleza dual.

E=h*frec=mc2

h/frec = p

Einstein dice que la luz tiene naturaleza dual

ESPECTROS ATÓMICOS. EXPLICACIÓN DE BOHR

Efotón = Ec-Ep=ΔE=h*frec

En un átomo, un electrón solo se puede mover por unas órbitas sefinidas

Espectro: Estudia la energía absorbida o emitida por un átomo cuando interacciona con el campo electromagnético de la radiación

EFECTO FOTOELÉCTRICO

e*v0=1/2 mv2max

1Å=1*10-10m

Eγ = W0+Ec

h*frec = h*frec0 + 1/2 mv2max

h*frec = h*frec0 + q*V0

W0=trabajo de extracción del electrón

Eγ= Energia del fotón

Einstein creía que la luz está formada por fotones (paquetes)

Leyes experimentales

El efecto es instantáneo

Ec no depende de I, solo de la frecuencia

I=0 cuando V=-V0 (potencial de frenado)

V0 no depende de I, solo de la frecuencia

I de fotocorriente depende de V

I max = I saturación

∃ fotocorriente si frec ≥ frec umbral

Fenómeno mediante el cual la luz, al incidir sobre un metal, le arranca electrones.

Los electrones arrancados son fotoelectrones

RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO

Planck

E=h*frecuencia

La energía se intercambia de forma discreta (paquetes)

h=6.626*10-34

Quanto

Partículas solo pueden absorber y emitir en una frecuencia determinada

Ley de Wien

λmax*T=2.898-10-3m*k

Ley de Stefan-Boltzman

I=P/S=αT4

Cuerpo negro: Objeto que toda la radiación que le llega la absorve.

No pueden explicar

Expectros atómicos

Efecto fotoeléctrico

Radiación del cuerpo negro

F. clásica

Termodinámica de Clausius y Boltzman

Electrodinámica de Maxwell

Mecánica de Newton

Paso de mecánica clásica a cuántica ==> paso del determinismo al probabilismo

RELATIVIDAD

DINÁMICA RELATIVISTA. MASA Y MOMENTO

Ec=Erelat - Ereposo

Ec=mc2-m0*c2

Ec=Δm*c2

Erelat=Ec+E0

E0=m0*c2

E=mc2

Δm = Δm'/(raiz(1-(v2/c2)))

Ec=1/2 mv2

CONSECUENCIAS

Contracción de la longitud

Viaje de los muones

L0= ΔL

ΔL = ΔL'/(raiz(1-(v2/c2)))

Dilatación del tiempo

Caso de los gemelos

t0= Δt'

Δt = Δt'/(raiz(1-(v2/c2)))

POSTULADOS

La velocidad de la luz en el vacío (c) es igual para todos los sistemas de referencia inerciales, independientemente del movimiento relativo entre fuente y observador

Todas las leyes físicas se cumplen por igual en todos los sistemas de referencia inerciales

INTRODUCCIÓN

Ftiz Gerald - Lenz

Experiencia de Michelson y Morley

Éter no existe