Teoria Nuclear

Introducción

Mediante este ensayo se dará a conocer la teoría nuclear así como sus aplicaciones en nuestra vida diaria. Ya que de alguna u otra esta es una energía que hoy en día y a futuro será muy utilizada.

Existen varias disciplinas o técnicas que usan de base la energía nuclear y van desde la generación de electricidad en las centrales nucleares hasta la medicina nuclear usada en los hospitales, etc.

La Física nuclear se dedica al estudio del núcleo, sus propiedades y las reacciones nucleares, como la fisión, la fusión y desintegración nuclear.

La energía nuclear es la energía que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares. Sin embargo, este término engloba otro significado, el aprovechamiento de dicha energía para otros fines, tales como la obtención de energía eléctrica, térmica y mecánica a partir de reacciones atómicas, y su aplicación, bien sea con fines pacíficos o bélicos. Así, es común referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano.

La principal característica de este tipo de energía es la alta calidad de la energía que puede producirse por unidad de masa de material utilizado en comparación con cualquier otro tipo de energía conocida por el ser humano, pero sorprende la poca eficiencia del proceso, ya que se desaprovecha entre un 86 y 92% de la energía que se libera.

ÍNDICE

Teoría nuclear………………………………………………3

Desarrollo………………………………………………..3

Teoría de Ernest Rutherford………………………………4

Teoría de Bohr……………………………………………..5

El núcleo…………………………………………………....6

Electrón……………………………………………………..6

Neutrón……………………………………………………..7

Protón……………………………………………………….7

La fisión nuclear……………………………………………8

Fisión espontánea e inducida………………………..8

Ventajas………………………………………………..9

Desventajas……………………………………………9

La fusión nuclear…………………………………………..9

Ventajas y desventajas de la fusión nuclear………10

Radioactividad……………………………………………..10

Reactor Nuclear……………………………………………11

Tipos de reactores nucleares…………………………….11

Conclusión…………………………………………………12

Bibliografía…………………………………………………12

DASARROLLO

Teoría nuclear

Historia

Los antiguos griegos indicaban la existencia de unas partículas fundamentales, que actuaban como elementos constituyentes de la materia, prediciendo la existencia de unos átomos de diminuto tamaño.

Hasta finales del siglo XIX no se descubrieron más datos sobre estos elementos, como el cálculo de su tamaño medio, que se estimó en 10-8 cm. de diámetro (cien millones de átomos linealmente en un centímetro). El peso se dedujo de su tamaño, aunque según la materia de que se trate pueden ser muy ligeros o muy pesados.

En 1896 Henri Becquerel descubrió que algunos elementos químicos emitían radiaciones. Tanto él como Marie Curie y otros estudiaron sus propiedades, descubriendo que estas radiaciones eran diferentes de los ya conocidos Rayos X y que poseían propiedades distintas, denominando a los tres tipos que consiguieron descubrir alfa, beta y gamma.

Pronto se vio que todas ellas provenían del núcleo atómico que describió Rutherford en 1911.

Thomson, junto a otros investigadores, descubrió en 1897 que los átomos podían ser separados en componentes más pequeños. Asimismo, descubrió la composición de los átomos y la existencia de unas partículas que orbitaban en la zona exterior los electrones, cuya masa era mucho menor que la del núcleo; éste, por su parte, tenía carga positiva y su peso suponía casi la totalidad del átomo en conjunto. Las primeras investigaciones se centraron en la estructura del átomo.

En 1932 James Chadwick descubrió la existencia del neutrón e inmediatamente después Enrico Fermi descubrió que ciertas radiaciones emitidas en fenómenos no muy comunes de desintegración eran en realidad estos neutrones.

Durante los años 1930, Enrico Fermi y sus colaboradores bombardearon con neutrones más de 60 elementos, produciendo las primeras fisiones nucleares artificiales. En 1938, en Alemania, Lise Meitner, Otto Hahn y Fritz Strassmann verificaron los experimentos de Fermi y en 1939 demostraron que parte de los productos que aparecían al llevar a cabo estos experimentos con uranio eran núcleos de bario. Muy pronto llegaron a la conclusión de que eran resultado de la división de los núcleos del uranio. Se había llevado a cabo el descubrimiento de la fisión mi entras tonto 1932 Mark Oliphant genero una teoría sobre la fusión de núcleos ligeros.

Teoría de Ernest Rutherford

Desarrolló en 1911 un modelo basado en un sistema solar en miniatura, en el que el núcleo era el sol y los electrones los planetas.

Propuso una visión revolucionaria sugirió que el átomo consistía de un pequeño y denso núcleo de partículas cargadas positivamente en el núcleo del átomo, rodeado de un remolino de electrones. El núcleo era tan denso que las partículas alpha rebotaban en él, pero el electrón era tan pequeño, y se extendía a tan grande distancia que las partículas alpha atravesaban directamente esta área del átomo.

Rutherford ejecutó una serie de experimentos con partículas alpha radioactivas. A pesar de que en ese momento no se sabía que era una partícula alpha, se sabía que era muy pequeña. Rutherford lanzó pequeñas partículas alpha hacia objetos sólidos como láminas doradas. Descubrió que la mayoría de las partículas alpha atravesaban la lámina dorada.

Rutherford sugirió un átomo nuclear, un átomo que posee dos zonas muy separadas:

• En la zona central o núcleo se encuentra la carga total positiva (protones) y la mayor parte de la masa del átomo aportada por los protones y los neutrones.

• En la zona externa o corteza del átomo se hallan los electrones, que ocupan casi todo el volumen atómico y una pequeñísima parte de la masa del átomo.

Un átomo que tiene un núcleo central en el cual la carga positiva y la masa están concentrados. La carga positiva de los protones está compensada con la carga negativa de los electrones que se hallan fuera del núcleo. El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de electrones del átomo, más los neutrones necesarios para justificar la masa del átomo.

Teoría de Bohr

El modelo de átomo propuesto por Niels Bohr consiste en un núcleo central compuesto por partículas que concentran la práctica mayoría de la masa del átomo (neutrones y protones), rodeado por varias capas de partículas cargadas casi sin masa (electrones).

Para Bohr, el átomo está constituido de la siguiente forma:

• En el centro del átomo se ubica el núcleo, pequeña región del átomo donde residen la casi totalidad de su masa y la carga positiva. El número de cargas positivas del núcleo coincide con el número atómico del elemento.

• En torno al núcleo giran los electrones (en número igual al de protones y al número atómico), portadores de la carga negativa, describiendo órbitas circulares.

• Los electrones mientras giran en su órbita no emiten radiaciones. Cuando saltan a una órbita más cercana al núcleo emiten radiación energética, y cuando pasan a una órbita superior la absorben.

•Tras el descubrimiento de la fisión nuclear por parte de Otto Hahn, Bohr desarrolló una teoría física para explicar el fenómeno descubierto.

El núcleo

Los núcleos están formados por neutrones y protones, estando el protón cargado eléctricamente con carga positiva más uno, mientras que el neutrón no posee carga eléctrica. Teniendo en cuenta únicamente la existencia de las fuerzas electromagnética y gravitatoria, el núcleo sería inestable ya que las partículas de igual carga se repelerían deshaciendo el núcleo, haciendo imposible la existencia de la materia.

Por este motivo fue necesario añadir a los modelos una tercera fuerza: la fuerza nuclear. Esta fuerza debía tener como características, entre otras, que era muy intensa, atractiva a distancias muy cortas, solo en el interior de los núcleos, siendo repulsiva a distancias más cortas del tamaño de neutrones y protones, que era central en cierto rango de distancias, que dependía del espín y que no dependía del tipo de los neutrones o protones sobre el que actuaba.

Otros experimentos que se realizaron sobre los núcleos indicaron que su forma debía de ser aproximadamente esférica de radio , siendo A la masa atómica, es decir, la suma de neutrones y protones. Esto exige además

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