Ejemplo de una pregunta de física sobre el núcleo de las reacciones de fusión: la energía de enlace atómico.

9 ejemplos de preguntas de física nuclear sobre reacciones de fusión y energía de enlace atómico.

1. Observa la siguiente reacción de fusión nuclear:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ + E
Si la masa ₁H² = 2,014 uma, masa ₁H³ = 3,016 uma, masa de la partícula α = 4,0026 uma y masa del neutrón = 1,0084 uma, entonces la energía producida es… (1 uma es equivalente a 931 MeV)
A. 18,62 MeV
B. 17,69 MeV
C. 16,76 MeV
D. 15,73 MeV
E. 14,89 MeV
Discusión
Masa de reactivos y productos:
Masa del reactivo (m_reactivos) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
Masa del producto (m_produk) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
Masa perdida durante la reacción:
Δm = m_reactivos - M_produk
Δm = 5,03 sma – 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
La masa que se pierde en una reacción de fusión es de 0,019 uma.
1 uma es equivalente a 931 MeV de energía. 0,019 uma es equivalente a 0,019 x 931 MeV = 17,689 MeV = 17,69 MeV.
La respuesta correcta es B.

2. ¡Presta atención a las siguientes reacciones nucleares!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + energía
Si se conoce la masa del núcleo:
₆C¹³ = 13,0033 sma
₁H² = 2,0141 sma
₆C¹⁴ = 14,0030 sma
₁H¹ = 1,0078 sma
Si una masa de 1 uma equivale a una energía de 931 MeV, entonces la energía que se produce en la reacción nuclear es...
A. 5.5860 MeV
B. 6.1446 MeV
C. 6.1412 MeV
D. 6.2320 MeV
E. 6.2377 MeV
Discusión
Masa de reactivos y productos:
Masa del reactivo (m_reactivos) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
Masa del producto (m_produk) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
Masa perdida durante la reacción:
Δm = reactivo – mproducto
Δm = 15,0174 sma – 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
La masa perdida en la reacción nuclear es de 0,0066 uma.
1 uma equivale a 931 MeV de energía. 0,0066 uma equivalen a 0,0066 x 931 MeV = 6,1446 MeV de energía.
La respuesta correcta es B.

3. ¡Presta atención a la siguiente reacción de fusión!
Se sabe que:
Pasta ₁H¹ = 1,0078 sma
Pasta ₁d² = 2,01410 sma
Masa = 0,00055 uma
1 uma = 931 MeV
El valor de E (energía producida) en la reacción de fusión es…

A. 0,44 MeV
B. 0,88 MeV
C. 0,98 MeV
D. 1,02 MeV
E. 1,47 MeV

Discusión

Masa de reactivos y productos :
Masa del reactivo (m_reactivos) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
Masa del producto (m_produk) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
Masa perdida durante la reacción :
Δm = m_reactivos - M_produk
Δm = 2,01560 sma – 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
La masa que se pierde en una reacción de fusión es de 0,00095 uma.

1 SMA es equivalente a energi hasta 931 MeV. 0,00095 uma es equivalente a una energía de 0,00095 x 931 MeV = 0,88445 MeV.
La respuesta correcta es B.

Informacion:
uma = unidad de masa atómica
MeV = megaelectronvoltio (unidad de energía).

4. La masa nuclear _del ⁴Be⁹ es ^{de 9,0121 uma} , la masa del protón es de 1,0078 uma y la masa del neutrón es de 1,0086 uma. Si 1 uma equivale a una energía de 931 MeV, entonces la energía de enlace del átomo _⁴Be⁹ es…

A. 51,39 MeV
B. 57,82 MeV
C. 62,10 MeV
D. 90,12 MeV
E. 90,74 MeV

Discusión
La masa de un átomo no es igual a la masa combinada de los protones, neutrones y electrones que lo componen. Cuando los protones, neutrones y electrones reaccionan para formar un átomo, el átomo resultante tiene una masa menor que la suma de las masas de todos los protones, electrones y neutrones que lo componen. Esto se debe a que se pierde masa. La masa perdida es equivalente a la energía liberada durante el proceso de formación del átomo. Por el contrario, se necesita energía igual a la energía liberada durante el proceso de formación del átomo para romperlo hasta que los protones, neutrones y electrones que lo componen se separen entre sí. Esta cantidad de energía es igual a energía de enlace atómico.

Es conocida :
Número de protones = 4
Número de neutrones = 9 – 4 = 5
Masa del núcleo ₄Be⁹ = 9,0121 sma
Masa del protón = 1,0078 uma
Masa del neutrón = 1,0086 uma
1 uma equivale a una energía de 931 MeV.
Preguntó Energía de enlace atómico ₄Be⁹
Mandíbula :

Masa de protones y neutrones :
Masa de todos los protones = 4 x 1,0078 uma = 4,0312 uma
Masa de todos los neutrones = 5 x 1,0086 uma = 5,043 uma  
Masa del protón y del neutrón = 4,0312 uma + 5,043 uma = 9,0742 uma
Misa desaparecida :
Masa de protones y neutrones – masa del núcleo = 9,0742 uma – 9,0121 uma = 0,0621 uma
Energía liberada = energía de enlace atómico :
0,0621 uma x 931 MeV = 57,82 MeV
La respuesta correcta es B.

Descripción: sma = unidad de masa atómica, sMeV = megaelectronvoltio (unidad de energía)

5. Un núcleo atómico de uranio ₉₂ U ²³⁸ tiene una masa de 238,0508 uma. La masa del protón (m _p ) es de 1,0078 uma. La masa del neutrón (m _n ) es de 1.0086 uma. (1 uma = 931 MeV) Entonces, la energía de enlace de un átomo de uranio ₉₂ U ²³⁸ es…

A. 9271,76 MeV
B. 2830,50 MeV
C. 2399,73 MeV
D. 1922,24 MeV
E. 1789,75 MeV

Discusión
Es conocida :
Número de protones = 92
Número de neutrones = 238 – 92 = 146
Masa del núcleo = 238,0508 uma
Masa del protón = 1,0078 uma
Masa del neutrón = 1.0086 uma
Preguntó Energía de enlace atómico ₄Be⁹
Mandíbula :
Masa de protones y neutrones :
Masa de todos los protones = 92 x 1,0078 uma = 92,7176 uma
Masa de todos los neutrones = 146 x 1,0086 uma = 147,2556 uma 
Masa del protón y del neutrón = 92,7176 uma + 147,2556 uma = 239,9732 sma
Misa desaparecida :
Masa de protones y neutrones – masa del núcleo = 239,9732 uma – 238,0508 uma = 1,9224 uma
Energía liberada = energía de enlace atómico :
1,9224 uma x 931 MeV = 1789,75 MeV
La respuesta correcta es E.

6. Los beneficios de los radioisótopos en la vida incluyen:
(1) como detector de fugas en tuberías
(2) como sustituto de instrumentos quirúrgicos
(3) conservantes alimentarios
(4) Calienta la comida rápidamente
La afirmación correcta es…
A. (1), (2) y (3)
B. (1), (2) y (4)
C. (2), (3) y (4)
D. (1) y (3)
E. (2) y (4)
Discusión
La respuesta correcta es D.

7. Las siguientes afirmaciones:
(1) radioterapia
(2) medición del contenido de agua del suelo
(3) como trazador
(4) determinar la edad de los fósiles
El uso de radioisótopos en el sector sanitario es...
A. (1), (2), (3) y (4)
B. (1), (2) y (3)
C. (1) y (3)
D. (2) y (4)
E. (4)
Discusión
La respuesta correcta es C.

8. El radioisótopo C-14 se puede utilizar para…
A. Detección de la función de la glándula tiroides
B. conocer la eficacia del trabajo del corazón
C. matar células cancerosas
D. Detección de falsificaciones de cerámica
E. Determinar la edad de los fósiles
Discusión
La respuesta correcta es E.

9. El radioisótopo yodo-131 es utilizado por los humanos para…
A. detección de glándulas tiroides
B. detectar enfermedades óseas
C. matar células cancerosas
D. Determinar la edad de los fósiles
E. inspeccionar los materiales sin dañarlos
Discusión
La respuesta correcta es A.

Fuente de la pregunta:

Preguntas del examen nacional de física para la escuela secundaria superior/escuela secundaria vocacional