Capítulo 44: Estructura nuclear

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 66 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 66. El estado fundamental del 9343Tc (masa molar de 92.910 2 g/mol) decae por captura de electrones y emisión de e+ a los niveles de energía del núcleo hija (masa molar de 92.906 8 g/mol en estado fundamental)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 65 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 65. En un pedazo de roca proveniente de la Luna, se mide por análisis que el contenido de 87Rb es de 1.82 X 1010 átomos por gramo del material, y el contenido de 87Sr se mide como de 1.07…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 64 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 64. Considere un modelo del núcleo en el cual la carga positiva (Ze) está uniformemente distribuida por toda una esfera de radio R. Al integrar la densidad de energía 1/2E0E2 en todo el espacio, demuestre que la energía…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 63 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 63. Los neutrones libres tienen una vida media característica de 10.4 min. ¿Qué fracción de un grupo de neutrones libres con energía cinética de 0.040 0 eV decaerá antes de viajar una distancia de 10.0 km? Solución: CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 62 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 62. El isótopo radiactivo del bario 137Ba tiene una vida media relativamente corta y puede extraerse con facilidad a partir de una solución que contenga su padre, el cesio (137Cs). Este isótopo del bario se utiliza comúnmente durante…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 61 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 61. Considere el modelo de Bohr del átomo de hidrógeno, con el electrón en estado fundamental. El campo magnético en el núcleo producido por el electrón en órbita, tiene un valor de 12.5 T. (Véase el capítulo 30,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 60 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 60. Los habitantes de Europa denominaron a cierta orientación en el cielo como entre los cuernos de Tauro, el Toro. En el día que ellos conocían como el 4 de julio de 1054 d.C., apareció una luz brillante…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 59 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 59. Una teoría de astrofísica nuclear propone que todos los elementos más pesados que el hierro se forman en explosiones de supernovas al final de la vida de las estrellas gigantes. Suponga que en el momento de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 57 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 57. Después de la repentina liberación de radiactividad en el accidente del reactor nuclear de Chernobyl en 1986, la radiactividad de la leche en Polonia se elevó a 2000 Bq/L debido al yodo 131 presente en el pasto que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 58 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 58. Cuando un núcleo queda en un estado excitado después de cualquier tipo de reacción o perturbación, éste puede volver a su estado normal (fundamental) emitiendo un fotón de rayo gamma (o varios fotones). Este proceso se describe…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 56 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 56. La actividad de una muestra radiactiva fue observada durante 12 h, y con las cantidades de conteo netas aparecen en la tabla: a) Haga una gráfica del logaritmo de la rapidez de conteo como una función del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 55 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 55. a) ¿Por qué está prohibido el decaimiento beta p → n + e+ + v para un protón libre? b) ¿Qué pasaría si? ¿Por qué es posible esta misma reacción si el protón está unido a un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 54 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 54. a) Determine el radio del núcleo 126C. b) Encuentre la fuerza de repulsión entre un protón en la superficie de un núcleo 126C y los cinco protones restantes. c) ¿Cuánto trabajo (en MeV) debe realizarse para vencer esta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 53 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 53. a) ¿Puede el 57Co decaer por emisión de e+? Explique su respuesta. b) ¿Qué pasaría si? ¿Puede el 14C decaer por emisión de e–? Explique. Puede utilizar la tabla 44.2 c) Si alguna de sus respuestas es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 52 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 52. Un subproducto de algunos reactores de fisión es el isótopo 23994Pu, un emisor alfa con un vida media de 24 120 años: 23994Pu → 23592U + a Considere una muestra de 1.00 kg de 23994Pu puro en t…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 51 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 51. Escriba el enunciado de un problema para el cual la siguiente ecuación aparezca en la solución. Determine el valor de la incógnita en la ecuación e identifique su significado 10.012 937 u + 4.002 603 u = 13.003…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 50 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 50. a) ¿La masa de un átomo de hidrógeno en su estado fundamental es mayor o menor que la suma de las masas de un protón y un electrón? b) ¿Cuál es la diferencia de masa? c) ¿Qué tan…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 49 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 49. Cuando la reacción nuclear representada en la ecuación 44.27 es endotérmica, la energía de la reacción Q es negativa. Para que la reacción pueda continuar, la partícula que está por entrar debe tener una energía mínima, conocida como…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 48. Además de descubrir el neutrón en 1932, James Chadwick determinó la masa de la partícula recién descubierta disparando un haz de neutrones rápidos, todos con una misma rapidez, hacia dos objetivos diferentes y midiendo las magnitudes de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 47 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 47. a) Un método para producir neutrones para uso experimental es el bombardeo de núcleos ligeros con partículas alfa. En el método empleado por James Chadwick en 1932, partículas alfa emitidas por polonio inciden sobre núcleos de berilio: 42He…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 46 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 46. Construya un diagrama como el de la figura 44.18 para los casos en los cuales I es igual a a) 5/2 y b) 4. Solución: CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SERWAY VOLUMEN 1. ¿Te sirvió…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 45 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 45. La radiofrecuencia a la cual un núcleo manifi esta absorción por resonancia entre estados de espín es conocida como la frecuencia de Larmor, y se obtiene mediante Calcule la frecuencia Larmor para a) los neutrones libres en un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 44 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 44. a) Suponga que un núcleo de 105B es golpeado por una partícula alfa, liberando en la reacción un protón y un núcleo producto. ¿Cuál es el núcleo producto? b) Una partícula alfa y un núcleo producto son producidos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 43 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 43. Se observan las siguientes reacciones: 94Be + n → 104Be +  y   Q = 6.812 MeV 94Be + y → 84Be + n    Q = 1.665 MeV Use la masa de 9Be de la tabla 44.2 y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 42 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 42. Se hace incidir un haz de protones de 6.61 MeV sobre un objetivo de 2713Al. Los protones que hacen colisión producen la reacción p + 2713Al → 2714Si + n Sin tomar en cuenta algún retroceso del núcleo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 41 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 41. El oro natural tiene sólo un isótopo, 19779Au. Si se irradia el oro natural con un flujo de neutrones lentos, se produce una emisión de electrones. a) Escriba la ecuación de esta reacción. b) Calcule la energía máxima…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 40 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 40. Después de determinar que el Sol existe desde hace cientos de millones de años, pero antes del descubrimiento de la física nuclear, los científicos no podían explicar por qué el Sol continuaba ardiendo durante un intervalo de tiempo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 39 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 39. Identifique los núcleos y partículas X y X’ desconocidas en las siguientes reacciones nucleares: a) X + 42He → 2412Mg + 10n b) 23592 U + 10n →  9038Sr + X + 210n c) 211H → 21H +…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 38 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 38. El isótopo más común del radón es 222Rn, que tiene una vida media de 3.82 días. a) ¿Qué fracción de los núcleos de radón existentes en la tierra hace una semana ahora se están desintegrando? b) ¿Qué fracción…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 37 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 37. Contaminación del aire en interiores. El uranio se encuentra presente naturalmente en las rocas y en la tierra. En una de las etapas de su serie de decaimientos radiactivos, el 238U produce el gas radón 222, químicamente inerte,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 36 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 36. Una muestra de roca contiene rastros de 238U, 235U, 232Th, 208Pb, 207Pb y 206Pb. Un análisis a profundidad revela que la relación de la cantidad de 238U a la de 206Pb es de 1.164. a) Suponga que la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 35 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 35. Escriba el símbolo del isótopo correcto en cada uno de los cuadros en blanco de la figura P44.35, la cual muestra las secuencias de desintegraciones en las series radiactivas naturales, comenzando por el isótopo de vida más larga,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 34 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 34. Determine cuál de las siguientes desintegraciones pueden presentarse en forma espontánea: a) 4020Ca → e+ + 4019K b) 9844Ru → 42He + 9442Mo c) 14460Nd → 42He + 14058Ce Solución: CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 33 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 33. El núcleo 158O decae mediante captura de electrones. La reacción nuclear se escribe como 158O + e– → 157N + v a) Escriba el proceso de comportamiento para una sola partícula dentro del núcleo. b) Escriba el proceso…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 32 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 32. Un núcleo de 3H decae en 3He produciendo un electrón y un antineutrino, de acuerdo con la reacción 31H → 32He + e– +  v Los símbolos en esta reacción se refieren a los núcleos. Escriba la reacción refiriéndose…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 31 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 31. Una muestra consiste en 1.00 X 106 núcleos radiactivos con una vida media de 10.0 h. Ningún otro núcleo está presente en el momento t = 0. Los núcleos hija estables se acumulan en la muestra conforme pasa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 30 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 30. Un espécimen viviente en equilibrio con la atmósfera contiene un átomo de 14C (vida media = 5730 años) por cada 7.7 X 1011 átomos estables de carbono. Una muestra arqueológica de madera (celulosa, C12H22O11) contiene 21.0 mg…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 29 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 29. Encuentre la energía liberada durante el decaimiento alfa: 23892U → S 23490Th + 42He Encontrará la tabla A.3 de utilidad. Solución: CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SERWAY VOLUMEN 1. ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 28 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 28. Identifique el núclido o partícula (X) que falta: a) X → 6528Ni + g b) 21584 Po → X + a c) X → 5526 Fe + e+ + v d)10948 Cd + X → 10947Ag +…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 27 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 27. En un experimento sobre la transportación de nutrientes en la estructura de las raíces de una planta se utilizan dos núclidos, X y Y. Inicialmente, hay 2.50 veces más núcleos de tipo X que de tipo Y. Tan…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 26 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 26. a) El núcleo hija formado durante el decaimiento es a menudo radiactivo. Sea N10 la cantidad de núcleos padre en el tiempo t = 0, N1(t) la cantidad de núcleos padre en el tiempo t, y λ1 la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 25 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 25. Considere una muestra radiactiva. Determine la proporción del número de núcleos que decae durante la primera mitad de su vida media, al número de núcleos que decae durante la segunda mitad de su vida media. Solución: CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 24 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 24. Un núcleo radiactivo tiene una vida media de T1/2. Una muestra que contiene a estos núcleos presenta una actividad inicial de R0. Calcule la cantidad de núcleos que decaen durante el intervalo entre los tiempos t1 y t2.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 23 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 23. El isótopo radiactivo 198Au tiene una vida media de 64.8 h. Una muestra que contiene este isótopo tiene una actividad inicial (t = 0) de 40.0 μCi. Calcule la cantidad de núcleos que decaen en el intervalo de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 22 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 22. A partir de la ecuación que expresa la ley de decaimiento radiactivo, deducir las siguientes fórmulas útiles para la constante de decaimiento y la vida media, en términos del intervalo de tiempo Δt durante el cual la tasa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 21 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 21. Una muestra recién preparada de cierto isótopo radiactivo tiene una actividad de 10.0 mCi. Después de 4.00 h, su actividad es de 8.00 mCi. a) Determine la constante de decaimiento y la vida media. b) ¿Cuántos átomos del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 20 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 20. La vida media de 131I es de 8.04 días. En cierto día, la actividad de una muestra de yodo 131 es de 6.40 mCi. ¿Cuál será su actividad 40.2 días después? Solución: CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 19 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 19. Una muestra de material radiactivo contiene 1.00 X 1015 átomos y tiene una actividad de 6.00 X 1011 Bq. ¿Cuál es su vida media? Solución: CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SERWAY VOLUMEN 1. ¿Te sirvió…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 18 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 18. a) Utilice la fórmula de energía de enlace semiempírica para calcular la energía de unión de 5626Fe. b) ¿Qué porcentaje del total de la energía de enlace es aportado por cada uno de los cuatro términos? Solución: CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 17 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY 17. Con ayuda de la gráfica en la figura 44.5, calcule cuánta energía es liberada cuando un núcleo con número de masa 200 se fisiona en dos núcleos con número de masa 100 cada uno. Solución: CONSULTA AQUÍ OTROS…