FÍSICA NUCLEAR:Clase Introductoria - Contenido educativo
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vale pues vamos a empezar con el último tema del curso que es el tema de física
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no crea creo que esta introducción me trae lo más corta de lo que pensaba
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siguiente y sirve un poco la introducción para la
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parte más importante del tema aparte es importante para vosotros
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la ley de desintegración radiactiva que la veremos el lunes y tirare directamente por ahi como se anota
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Pero esto nos sirve un poco para entrar en materia de qué es lo que estamos hablando y entender un poco de qué va a ir, de qué va esto.
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Entonces, nos centramos en la física nuclear. En este caso, por poner un poco de contraste con lo que hemos visto hasta ahora de relatividad y cuántica,
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digamos que es moderno en el sentido de que, claro, cuando ya se descubre, en este caso, el núcleo, cómo se han hecho los átomos, etc.
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pues ya se empiezan a analizar
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esas partículas, por qué son estables los núcleos
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etcétera, y se empiezan a estudiar
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y esto ya es a partir del
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1900, que es cuando ya
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por ahí, que es cuando se descubre
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la existencia del núcleo acúmico
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entonces por eso es moderno
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un poco por poner el contraste del caso
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de la cuántica
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que digamos que son áreas de la física
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nuevas que se abren cuando nos damos cuenta
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que la mecánica clásica deja de funcionar
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en ciertos cambios
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entonces lo primero un poco por recordar
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he puesto lo que es el núcleo atómico
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el núcleo atómico está formado por los protones
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y los neutrones
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se concentra en el mismo portal de la mayoría
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del átomo
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y he puesto que es significativamente más pequeño que un átomo
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como se lo había dicho pero bueno
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el núcleo es aproximadamente de
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10 a la menos 15 metros cuando un átomo
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completo es de 10 a
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un tamaño
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vale
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entonces otra cosa que yo
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No sé si os había dicho esto alguna vez, no sé si os había contado esto, pero bueno, un poco la primera parte que os voy a contar en relación al núcleo atómico, que es en lo que nos vamos a centrar, ¿vale?
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la física nuclear es el área que se utiliza en cómo se comportan los núcleos atómicos,
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básicamente. Por eso es nuclear, ¿vale? No se centra en el átomo completo, sino únicamente
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en el núcleo. Entonces, lo primero es la estabilidad de los núcleos. La primera pregunta
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que surge, o una de las primeras preguntas que puede surgir es, bueno, ¿cómo podemos
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explicar que un núcleo atómico sea estable? Porque, bueno, si solo consideramos las fuerzas
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que en ese momento se tengan en mente
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que es fuerza electrostática
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bueno, fuerza gravitatoria, pero en este caso
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al ser las más tan pequeñas, pues
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su contribución sería mucho más relevante
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que la de la fuerza electrostática
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entonces, si solo consideramos
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que existe entre los nucleones fuerza electrostática
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la estabilidad de los nucleones
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es que tenemos
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partículas positivas y partículas neutras
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que la fuerza electrostática
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no es buena
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si tenemos partículas positivas más cerca
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de otras, más o menos
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Al final, de acuerdo a la fuerza electrónica, lo que debería pasar es que esas partículas positivas se repelen y, por lo tanto, no tendría sentido que estén una cerca de otra.
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Todo esto lleva a una serie de investigaciones, un poco de proponer qué características o hace pensar que debe existir otra fuerza que explique que los núcleos atómicos sean estables.
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Se analizan cuáles deben ser las características de esa fuerza y a esa fuerza se le pone la fuerza nuclear.
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y, bueno, pues tras una serie de investigaciones se llega a la conclusión de que esa fuerza tiene que ser atractiva,
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tiene que ser de gran intensidad y de muy corto alcance, es decir, que solo los, digamos, que la van a notar,
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pues los nucleones que estén, pues digamos, a un pasito, o sea, si por ejemplo un protón,
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Si yo tengo en un núcleo, tengo un protón, que tenemos, ¿vale? Tenemos aquí el protón, ¿vale?
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Y tenemos aquí, pues, al lado un nucleón, pues, es que prácticamente a lo que actúa es prácticamente a 1 o 2 de distancia, pero ya no mucho más, ¿vale? Es un poco lo que quiero decir de corto alcance, que actúa los nucleones que están muy cerquita del que nos está interesando.
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Y no depende de la carga eléctrica, por eso en este caso tanto protones contra protones, la interacción protón-neutrón o la interacción protón-protón van a ser similares.
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Vale, una vez visto esto he entendido, porque esto es un concepto que me parece importante en España, básicamente que por qué son estables los núcleos,
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porque existe otra interacción fundamental y natural y que nos permite entender que
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una vez esto vamos a dar una de las partes esto no se le cae en el lado pero bueno sí que me
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parece interesante para entender o me parece importante entender esto para luego llegar un
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poco a entender a qué nos referimos por nuestros estables y nuestros inestables que es a lo que vamos a ir al final.
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Entonces, ¿cómo entendemos la estabilidad desde el punto de vista energético?
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Bueno, pues lo que se comprueba experimentalmente, que es esto que he puesto hacia abajo,
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experimentalmente se comprueba que la masa total de un núcleo,
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si tú coges un núcleo con sus protones, neutrones, etcétera,
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y un núcleo de ellos, cualquier elemento químico,
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la masa total de ese núcleo es menor que la suma de las masas de los nucleones que la componen.
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Pues si estamos hablando, por ejemplo, del núcleo de ellos, que tendrá los protones y los neutrones,
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pues si tú sumas las masas de los protones y los neutrones,
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pues esa suma es mayor que la masa del núcleo.
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Entonces, ¿esto tiene sentido?
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Pues ahora vamos a ver que sí, ¿vale?
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Hay una... lo que se hace es que, bueno, pues,
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bueno, esto es un poco lo que he puesto de aquí,
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es que se define, esta diferencia de masas
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se conoce como defecto de masa,
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en el que, pues, el defecto de masa es
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la suma de las masas de los nucleones por separado,
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lo que he dicho antes, si yo tengo un núcleo de él
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y está formado por dos protones y dos neutrones,
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por ejemplo, la masa de los protones y los neutrones, y luego en el resto la masa del núcleo en conjunto.
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Y eso me va a salir una cosa que en este caso va a ser mayor que cero, porque hemos dicho que esta de aquí,
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la masa de los nucleones, que es lo que he puesto antes, por separado, es mayor que la masa del núcleo, ¿vale?
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Entonces, ¿por qué digo que esto tiene sentido? Pues seguimos, ¿vale?
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Si tenemos en cuenta la equivalencia entre masa y energía que vimos hace dos clases o que vimos en la clase anterior, básicamente podemos definir, podemos decir, vale, como hay esta equivalencia entre masa y energía, que decíamos que la energía de cualquier cosa en reposo es igual a n por c al cuadrado, esto está en reposo, por lo tanto, no lo hacemos así, pues podemos decir, bueno, pues este defecto de, a partir de este defecto de masa, podemos calcular una especie de defecto de energía, por si lo buscamos de comunidad, ¿vale?
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sería ese efecto de masa por c al cuadrado. Vale, y esto explica la estabilidad del núcleo,
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¿por qué? Porque en el fondo, si tú creas, si tú tienes un conjunto de partículas y
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unidas, resulta que tiene una energía menor, eso lo que te está indicando es al final
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la naturaleza lo que tiene es aconseguir, si lo hace de forma espontánea, aconseguir
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estados de energía menores, que se encuentren
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en estados de energía menores, es un poco lo mismo que pasa
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con los estantes de los átomos
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perdón, con el clasifico
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entonces si tú
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si tú
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al juntar a todos los átomos
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consigues una energía menor, eso va a ser
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estable, porque digamos que
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eso nos indica que
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las partículas prefieren estar unidas
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y por eso ganan energía
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consiguen liberar energía hacia afuera, que separadas, que en ese caso tienen una energía mucho mayor y menor.
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Entonces, ese defecto de energía explica precisamente por qué los núcleos son estables.
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Porque llegamos a que los nucleones, de acuerdo a esto, prefieren estar juntos que separados.
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Digamos que es un poco la misma idea, es un poco la explicación así de donde rasgo, y esto es un poco lo que he escrito aquí.
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explica la estabilidad del núcleo para que un conjunto de partículas
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en este caso nucleónico, unidad sea más estable
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que el conjunto de partículas por separado
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es necesario que se libere energía en el proceso
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es necesario que tengamos una energía positiva
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es un poco la misma idea
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por si la tenéis
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un poco la misma idea que cuando tenemos dos átomos
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que se desplazan en un enlace químico
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aparte de un enlace químico
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en principio, ¿por qué se enlazan?
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Porque de esta manera consiguen una estructura
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más estable, más favorable para ellos.
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Y en ese proceso, generalmente,
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se libera energía.
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Y esto es un poco lo mismo.
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Para los nucleones es mucho más favorable para ellos
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estar unidos, y eso nos demuestra
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precisamente este defecto de masa,
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energía, como lo que era que se llamaba,
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porque
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este defecto de energía siempre
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va a ser positivo. El hecho de que
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la masa final del núcleo sea cada uno por separado,
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nos indica que efectivamente están mucho más cómodos
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porque están en un estado de energía que tiene una energía menor
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de la que tenían por separado, ¿vale?
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Esta fórmula es muy conocida y es muy conocida por lo siguiente.
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A ver, por si me preguntáis que si puede,
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a ver, yo dudo que lo pongan en mi mouse,
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pero, bueno, si os suena, pues mal no está.
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Dudo mucho que lo pongan en mi mouse porque a mí me da desgracia
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le van a poner cosas de desintegración
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colectiva, como que no se le une.
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Pero sí que es cierto que es una fórmula
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bastante conocida en la parte
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de física material y bastante importante.
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¿Por qué?
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Porque a partir de esta fórmula, como digo aquí,
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una vez que tenemos esta fórmula,
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decimos, bueno, vale, ahora lo que nos
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interesa es analizar la estabilidad de los núcleos
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en el sentido de ver
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si hay alguna manera de la que podamos
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cuantificar si un núcleo de helio
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es más estable o si dentro de los diferentes
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Entonces, isótopos del helio, recordemos, isótopos son de los núcleos, isótopos del helio, isótopos son aquellas variantes de los diferentes átomos en los que tenemos núcleos, en los que tenemos el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones, ¿vale?
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Entonces, pues ver cuál de ellos es más estable o menos estable.
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Entonces, ¿qué se hace?
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Y esto es un poco lo que he dicho aquí.
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Están distintos tipos de núcleos, no es lo mismo el núcleo de hidrógeno, que tiene dos nucleones, un protón y un neutrón, que el núcleo de plomo, que tiene 200 nucleones, no es lo mismo.
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Entonces, todos los núcleos son igual de estables.
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La magnitud que se utiliza para caracterizar esto es la energía del enlace de un núcleo por un núcleo.
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Básicamente, y que consiste en el efecto de energía que hay aquí entre el A, que no es otra cosa que el número másico, que es, como sabréis, el número de protones más el número de nucleones.
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¿Por qué se utiliza esto? Porque al final, este efecto de masa nos da una idea, si tú al final, en este proceso de formar el núcleo, liberas más energía, probablemente lo que te está indicando es que es más estable eso, ¿vale?
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si liberas menos energía
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pues es menos estable
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pero ¿qué pasa? que
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nos interesa por nucleón, porque al final
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puede ser que estés liberando
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más energía simplemente por el hecho de que tienes
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más nucleones y aquí tienes
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más nucleones que se están sintiendo
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como los procesos, entonces nos interesa
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eso entre el número
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de nucleones que tenemos presentes en nuestro sistema
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no sé si se me ha entendido de alguna manera
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si hay alguna cosa que nos entiende
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me la podéis preguntar en los comentarios
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en plan, ¿es que esta última parte nos ha sentido?
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entonces
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¿qué se hace?
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en esta gráfica
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les voy a mostrar
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la combinación
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que es lo que se hace
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¿vale?
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pues cojo
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como la energía
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de esta energía
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de enlace
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se puede
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medir
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experimentalmente
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para
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se puede restar
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se puede coger
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y se puede medir
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experimentalmente
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lo que existe
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y además
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la A es una cosa
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que yo me digo
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que
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pues al final
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si tú tienes un núcleo
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pues de repente
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Se representa en una gráfica la energía del acetonucleón para diferentes tipos de núcleos.
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Aquí tenemos, por ejemplo, esto serían dos isótopos de hidrógeno.
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Este que tiene uno, que en este caso sería probablemente un único protón.
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No lo tengo claro, es un protón o un otro, lo que le quede.
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este de aquí, que es un isotopo más neutro, este de aquí que a lo mejor tiene dos protones, etc., y así con más, porque aquí también tenemos otros dos isotopos de litio, ¿vale?, diferentes neutros básicos, el mismo número atómico,
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lo que cambia es el número de neutrones
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siempre lo que cambia es el número de neutrones
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entonces, pues eso, por ejemplo aquí tendríamos
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dos isotopos de litio, que el número atómico
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de litio es 3, esto quiere decir que tiene 3 protones
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pues aquí tendría 3 neutrones también, 3 protones
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3 neutrones no son 6, y eso de litio
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pues tendría 3 protones y 4 neutrones
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y igual pues así con diferentes y lo que vemos es que hay una zona aquí arriba en
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la que la energía media de enlace por micro es más alta lo que significa que son los más estados
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porque lo que hemos hecho es dividir y coger toda esa energía de enlace y la hemos dividido
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por número de nucleones y vemos que aquí ese parámetro que utilizamos para ver cuáles son
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los núcleos más estables, pues nos salen
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los núcleos más altos. Entonces, estos de aquí son los más
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estables. Pero luego vemos en comparación
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que tenemos los núcleos con
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los núcleos más bajos y los mismos con los
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¿Qué va a pasar con estos
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núcleos que tienen energía
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media de enlace por núcleo más baja?
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Pues que van a ser más no estables.
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E incluso puede pasar, por ejemplo,
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pues en esta zona, ¿no? Que tienes este
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y este. Pues dentro
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de, o estos dos justo, ¿no?
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7 y el 6, pues justo este es más estable
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que este. Entonces, este va a intentar tener
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pues que siempre al final los núcleos inestables pues no es tan cómodo y van a aprender a buscar
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una zona de más estabilidad esta gráfica nos muestra que no todos los núcleos son iguales
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que no todos los núcleos son igual de estables es un poco la idea que quiero que veáis no tanto la
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dentro de la física nuclear y por ello tenemos procesos existen procesos naturales en los que
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los núcleos pasan de tener pues cambia un poco el número de funciones que tienen con el objetivo de
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conseguir esa mayor estabilidad. Ese proceso es la reactividad, que es en la que nos vamos
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a centrar. Entonces, un poco lo que acabo de decir, ¿no? ¿Qué ocurre con los núcleos
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instables? La reactividad natural. Proceso por el cual un núcleo instable, generalmente
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más pesado, no diré por qué, pero bueno, en algunos casos generalmente más pesado,
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se descompone en otro
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más estable, liberando energía
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en el proceso. ¿Por qué libera energía?
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Lo mismo de antes. Estamos llorando,
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si tú llegas a una cosa más estable,
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el núcleo que está haciendo
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es ir a la configuración
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y le supone más cómodo.
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Entonces, por eso libera energía en el cuerpo.
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Vamos a analizar un poco los tipos
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de radiación que se han mencionado.
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No os los tenéis que aprender, dudo mucho.
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Bueno, sí que es bien bien saber lo que es una partícula
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alta, que es un núcleo de helio,
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de helio normal, que se pone
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cuatro cuatro núcleos y los prototipos
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pero bueno no hace falta que sepáis los tipos de la actividad de falta pero sí
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que son ideas entonces la reactividad es una reacción
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en la que además de que se cambia el núcleo en la cita de cambiar el núcleo
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que cambia, efectivamente, lo que estamos diciendo
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ocurre, es decir, tenemos un núcleo
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inestable y se descompone el núcleo inestable
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en vez de cambiar el núcleo
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se emite una partícula alta
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que es lo que hemos dicho
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que tiene dos protones
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como ya he dicho, y dos neutrones
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con dos protones, dos protones y dos neutrones
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bueno, luego
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la reactividad beta
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se emite en el proceso
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partículas beta, positivas
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o negativas, ¿qué son partículas beta?
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bueno, las partículas beta nos indicamos el que es
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y la partícula positiva
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lo que nos interesa en este proceso es
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bueno pues
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en este caso
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si te fijas
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lo que ocurre es que el núcleo
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al descomponerse
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lo que ocurre es que pierde
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dos protones
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y dos neutrones, porque de esta manera
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se forma el núcleo de él
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y al perder eso, pues lo que conseguimos es
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un núcleo, pues que si estábamos
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que la A
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es más pequeña que la que venga, es decir
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que si estábamos como por aquí
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pues vamos hacia acá
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¿vale? lo vemos, ¿no? que si
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aquí, si os fijáis, estamos representando
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la densidad media del ácido por un crión
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en función de la A, ¿vale? todos estos
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tienen una A, que es ese número másico
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mucho mayor que esto. Entonces, lo que estamos consiguiendo con la reactividad alfa es un núcleo
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cuya es más pequeña, porque es A-4, que es el ácido de la partícula, consiguiendo
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movernos hacia este lado. La reactividad beta, dependiendo de si lo que se emite es un electrón
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o un positrón, es decir, la antipartícula, podemos conseguir, como el caso de este de
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que es lo que ocurre es simplemente que uno de los neutros es otro tipo de la actividad, entonces lo que ocurre es que digamos que el A es el mismo pero tenemos un protón más y por lo tanto al tener un protón más tenemos otro elemento químico y eso puede hacer que cambie un poquito el núcleo, digamos que está cambiando el núcleo, pues también cambia la salud de la persona.
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y te podemos tener esta versión
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¿vale?
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o podemos tener
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esta otra versión
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y básicamente lo que está pasando es que un protón se transforma
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en un núcleo y por lo tanto
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cambia el núcleo, tiene otro nombre
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porque ya deja de ser
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por ser la mejor
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estamos cambiando el núcleo
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con el protón
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y de nuevo conseguimos un núcleo
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un poco más grande
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y por último tenemos la radiación gamma
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en el cual no se emite ninguna partícula
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en este caso son partículas
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en este caso va a ser una partícula bastante más pesada que la otra
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etcétera
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aquí es un producto de un electrón
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podemos decirnos que la idea sería
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electrón
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y en el caso de la reacción gamma se emite
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una reacción eléctrica
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y en este caso simplemente indica que
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en el caso de la reacción gamma
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no cambia el número de nucleones
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que tiene el núcleo
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lo único que pasa es que se desestica
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en el caso de que realmente como tal nosotros lo que nos van a decir es que
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hay un problema nos van a decir que hay un núcleo que se está desintegrando
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y lo que nos va a interesar es cómo cambia el número de núcleos
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que tenemos con el tiempo.
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¿Cómo cambia el número de núcleos que tenemos
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en esa determinada sustancia con el tiempo?
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Porque inicialmente, como vamos a tener
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el número de núcleos n, pero a medida que pasa el tiempo,
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como se está desintegrando, pues ya no vamos a tener
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ese núcleo, vamos a tener otro, el nuevo
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que se te cae. Entonces,
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eso es lo que vamos a empezar a ver
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en números. ¿Cómo podemos describir el proceso
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por el cual un núcleo se desintegra
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adecuadamente en otro más estable?
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Entonces, nos vamos a centrar en los
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problemas que realmente nos centramos en el núcleo
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Y lo que vamos a ver es eso, que en un determinado instante tenemos una cantidad de núcleos, pero a medida que pasa el tiempo, por medio de una ley exponencial, que lo vamos a ver el lunes, podemos describir cómo ese número de núcleos se va a ir disminuyendo porque se están transformando en otro núcleo.
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Y bueno, ya está, esto es un poco la idea que os quería transmitir con esta primera introducción, repasar un poco lo que es a qué nos estamos refiriendo con núcleo, con la estabilidad de los núcleos y sobre todo pues a qué nos referimos con efectividad.
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y el lunes veremos esta parte de la ley
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que es lo más importante
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que son las falsas leyes y fórmulas
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que nos van a ir viendo
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dentro de nuestro cloud
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y nos contaré alguna cosilla más
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si me da tiempo
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y con eso terminamos el tema
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así que
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espero que está, si tenéis alguna duda
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me preguntéis el lunes porque se hizo un poco rápido
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pero bueno, voy a volver a mostrar
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aunque bueno, como podéis ver en el vídeo
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por si os viene bien para leerlo
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y para tenerlo apuntado
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y
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yo creo que esto es más o menos
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más o menos todo
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como digo, esta fórmula
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de antes que he puesto antes que está aquí
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en esta diapositiva
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yo sé que tenemos muchas fórmulas que aprender
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dudo mucho que lo produzcan
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pero es cierto que este sistema
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de física nuclear básica
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es de las que son más importantes
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porque esta gráfica y entender
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esto, o sea, poder calcular
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hay muchos, a veces pues te pueden pedir
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calcular en este enlace por nucleón de esto
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pues como es una fórmula tan sencilla
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que al final se te dan los datos, pues es una resta
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pues hombre, es raro que lo prueben
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pero yo que sé, nunca
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lo han hecho, me parece raro que lo hagan este año
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y va a ser un montaje mojando
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pero bueno
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y eso
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y nada
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bueno, pues con esto yo creo que
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nos vemos
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¿Qué más?
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- Idioma/s:
- Materias:
- Física
- Niveles educativos:
- ▼ Mostrar / ocultar niveles
- Bachillerato
- Segundo Curso
- Autor/es:
- María Ortega Cruz
- Subido por:
- Maria O.
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- Todos los derechos reservados
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- Fecha:
- 25 de mayo de 2025 - 0:21
- Visibilidad:
- Clave
- Centro:
- IES RAFAEL ALBERTI
- Duración:
- 23′ 26″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
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- 1280x720 píxeles
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