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Física nuclear - Contenido educativo

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Subido el 1 de abril de 2026 por Laura B.

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Empezamos con física nuclear. Aquí vamos a ver un poco qué es la energía de enlace y repasar cómo están compuestos los núcleos y su estabilidad. 00:00:00
Vamos a ver los tipos de radiactividad y las repercusiones que tienen las aplicaciones, los tipos de reacciones nucleares, que son las de fisión y las de fusión, sus aplicaciones y riesgos y un poquito del modelo estándar de partículas. 00:00:12
bueno, entonces, si nos acordamos 00:00:26
el núcleo de un átomo está formado por protones y neutrones 00:00:30
la suma entre su número de protones es el número atómico 00:00:35
que la letra es la Z 00:00:41
el número de neutrones, pues la letra le vamos a poner la N 00:00:42
porque de neutrones es N 00:00:46
y tenemos que el número másico es la suma de neutrones más protones 00:00:48
que sería la masa del núcleo. La masa del núcleo en unidades atómicas. 00:00:53
Si suponemos que un protón y un neutrón los aproximamos a masa atómica 1, 00:00:59
que tiene su conversión en kilogramos, 10 a la menos 28, creo, es del orden de 10 a la menos 28 kilogramos. 00:01:05
Y es prácticamente igual, la diferencia es en el cuarto decimal, si no recuerdo mal. 00:01:14
O sea que la masa del protón y la masa del neutrón es prácticamente la misma, 00:01:18
Por eso redondeamos, si es 1,0001 y 1,0002, imaginaos, pues es prácticamente uno de los dos. 00:01:21
Entonces la diferencia grande viene entre que el protón tiene carga positiva y el neutrón tiene carga cero, neutra, por eso es neutrón. 00:01:32
Carga más uno igual, porque tomamos la carga del electrón como base, quiere decir que es la carga del electrón en positivo. 00:01:43
En coulombios sería más 1,6 por 10 elevado a menos 19 coulombios, pero lo estamos tomando en unidades fáciles, en cargas de electrón, número de cargas de electrón, en múltiplos de esto, para no que no sea arrastrar potencias de 10 así a lo loco. 00:01:49
Entonces, cogemos las unidades atómicas. Bueno, recordamos que esta es la manera de escribir un elemento, donde este sería, por ejemplo, si digo el carbono 14, que tiene 6 protones. 00:02:10
Vale, pues esa sería una manera de escribir un átomo de un elemento. 00:02:29
Para los isótopos, recordemos que los isótopos tienen el mismo número Z, ¿vale? 00:02:34
Lo que varían es el número de neutrones. 00:02:40
Entonces aquí tendríamos dos isótopos del carbono, el carbono 12 y el carbono 14, 00:02:42
que la diferencia es que este tiene 6 neutrones y este tiene 8 neutrones, ¿vale? 00:02:47
Por eso la suma entre 6 y 8 es 14 y aquí entre 6 y 6 es 12. 00:02:53
Vale, el átomo es pequeñísimo, pequeñísimo, o sea, si el átomo entero es el Bernabéu, el núcleo, sería una cánica en el medio del estadio, o sea, en comparación con todo el átomo que sería el Bernabéu entero, pues es muy, muy pequeño el núcleo. 00:02:58
Entonces, bueno, pero la masa nuclear es directamente proporcional a su número atómico 00:03:22
Y el volumen nuclear también se ve experimentalmente 00:03:35
O sea, la masa sí, claro, porque depende del número de protones y neutrones, claro 00:03:41
Pero el volumen, pues bueno, también se ve que cuantos más protones y más neutrones 00:03:45
Pues va aumentando también el volumen 00:03:49
Porque luego, claro, pues luego decimos el modelo este de las capas y que tiene más niveles, etcétera, etcétera, pero es que experimentalmente se ve que sí que tiene más volumen. El núcleo, perdón, capa sería el átomo, el núcleo que también aumenta, o sea, como que los protones y los neutrones ocupan espacio y por eso el volumen del núcleo crece. 00:03:51
vale, entonces 00:04:18
si hacemos la densidad 00:04:21
como las dos cosas son proporcionales a 00:04:24
se ve que la división entre masa 00:04:26
entre el volumen es constante 00:04:28
casi constante 00:04:29
es la densidad 00:04:31
ordinaria 00:04:34
vale 00:04:35
quiere decir que 00:04:36
bueno, esta vinilidad nuclear 00:04:42
la energía necesaria 00:04:46
igual que en los enlaces en química 00:04:50
La energía necesaria para separar los nucleones, o sea, los protones de los neutrones y los otros neutrones de neutrones y protones de protones, 00:04:52
la energía para separar cada partícula del núcleo, que es lo que llamamos, una partícula del núcleo le llamamos nucleón, 00:04:58
para decir en general, nucleones en general cualquier cosa que está en el núcleo, sea protón o sea neutrón. 00:05:05
Entonces, la energía para separar todos los nucleones, o sea, todas las partículas que conforman el núcleo, 00:05:11
se denomina energía de enlace o de ligadura. 00:05:17
Porque sería el enlace nuclear, por así decirlo. 00:05:22
Y si quiero decir para arrancar un nucleón solo, lo que sea un protón, un neutro, solo uno, 00:05:28
esta sería la energía de enlace por nucleón. 00:05:36
Y la diferencia es que si esta es la energía total, si me centro en uno, pues divido por el total de nucleones que tengo, 00:05:38
que es A, porque recordemos que si los nucleones es todo, A sería N más Z, o sea, el número total de nucleones. 00:05:43
Entonces, bueno, pues si dividimos la energía total entre el número de nucleones, nos saldrá la energía por nucleón. 00:05:53
Es enorme, ¿vale? Esta energía es enorme, es un millón de veces mayor que la energía de ionización de un átomo, por eso es muy difícil arrancar un nucleón, ¿vale? 00:06:04
Y los núcleos más estables serán los que tengan mayor energía por nucleón. 00:06:15
¿Eso qué quiere decir? Que, claro, le tienes que dar más energía para arrancar un nucleón. 00:06:22
Luego cuesta muchísimo. ¿Por qué? Porque es muy estable el núcleo. 00:06:27
Igual, o sea, de manera similar a lo que pasa en química con los enlaces químicos, ¿no? 00:06:30
Pero esto sería a nivel nuclear, no entre, o sea, estoy hablando de protones y neutrones dentro del mismo núcleo, ¿vale? 00:06:35
No estoy hablando de un átomo con otro átomo, no, estoy hablando de arrancar, por ejemplo, este de aquí. 00:06:43
Vale, entonces, podemos comprobar experimentalmente que es una cosa un poco rara de pensar, pero se ve que experimentalmente es así, 00:06:53
que el conjunto de los nucleones separados tiene más masa que el núcleo junto. 00:07:13
Es decir, que dos protones separados, por ejemplo, si yo quiero hacer un átomo de helio, ¿vale? 00:07:19
El típico, y yo tengo aquí un protón, un protón, neutrón, neutrón separados, ¿vale? 00:07:27
Y luego tengo el átomo de helio, el núcleo de helio todo junto. 00:07:33
vale, dices, pero si es lo mismo, son dos protones y dos neutrones 00:07:39
y dos protones y dos neutrones, bueno, pues experimentalmente 00:07:44
esto tiene más masa y esto tiene menos masa 00:07:47
o sea, la masa no se conserva en las cosas nucleares 00:07:53
cuando están juntos tienen menos masa 00:07:58
y cuando están separados tienen más masa, y esto es por 00:08:02
porque la masa se transforma en energía y la energía en masa 00:08:06
y entonces, bueno, pues ocurren cosas interesantes. 00:08:10
A ver, lo que quería decir es que seguro que conocéis la fórmula de Einstein 00:08:21
que sale en todas las camisetas y esta dice que la energía se puede pasar a masa 00:08:24
y la masa a energía y esto es lo que vamos a utilizar en las reacciones nucleares, ¿vale? 00:08:29
Porque el que se separen los nucleones hace que esa diferencia de masa 00:08:34
se convierta en energía y la podamos aprovechar, ¿vale? 00:08:40
Y es una burrada de energía, porque aunque sea una masa muy pequeñita, la diferencia, al multiplicar por la velocidad de la luz al cuadrado, se convierte en un montón de energía. 00:08:43
Bueno, más cosas. 00:08:54
Esta diferencia de masa, que entre los nucleones separados y cuando está el núcleo todo junto, se llama defecto de masa. 00:08:57
Y lo ponemos como delta de m, ¿vale? Delta de m. 00:09:12
Entonces aquí qué es lo que voy a hacer, pues voy a decir que aquí si digo, por ejemplo, el ejemplo que tenía que sería dos protones, vale, por la masa del protón, más dos neutrones, que sería la masa del neutrón, menos la masa del helio, como todo junto, 00:09:14
porque los electrones ya veíamos desde la ESO que no se tienen en cuenta para la masa 00:09:38
porque son tan pequeñitos y cuentan tan poco 00:09:44
que pues igual la diferencia está en el tercer o cuarto decimal 00:09:46
no, no, no importan 00:09:50
entonces bueno, esta diferencia de masa es lo que llamamos el defecto de masa 00:09:53
vale 00:10:00
no he comentado, esto es de lo de la energía de enlace 00:10:03
pero para que veáis porque es un dato curioso 00:10:08
que una vez que ya empezamos con núcleos, pues ya de un determinado número másico, 00:10:11
vale, que es pues 50, 40, 20 o así, ya empieza a estabilizarse. La energía por núcleo es 00:10:18
estable, más o menos, es siempre constante. O sea, quiero decir, al principio crece, cada 00:10:28
vez que añadimos un núcleo crece y luego ya como que se establece, luego empieza a 00:10:33
bajar pero vamos que es bastante constante por diferencia de del principio que sí que cambia 00:10:37
bastante eso qué quiere decir pues que más o menos la energía por núcleo suele ser constante 00:10:44
a lo largo de los elementos suele ser constante y parecida en unos átomos y otros porque quiere 00:10:53
decir que se aumenta la energía la e aumentan también los la cantidad de nucleones que tenemos 00:10:58
Entonces, pues aumenta proporcionalmente de tal forma que no se nota y parece que es el mismo número aproximadamente. 00:11:07
Vale, pues tenemos aquí un ejercicio que lo voy a hacer aquí, aunque iré mirando resultados, pero para que se... 00:11:17
Un ejercicio que es bastante... bueno, es uno de los que pueden pasar. 00:11:25
Calcula el defecto de masa y la energía total de enlace del isótopo de masa atómica 00:11:32
Y nos dan N715 y nos dan su masa 00:11:43
Que aunque sea 15 sabemos que sería como la masa de medida exacta exactamente 00:11:47
Y aquí tenemos que usar todos los decimales 00:11:56
Entonces calcule eso en el A y calcule luego en el B la energía por nucleón. 00:11:59
Vale, entonces para hallar el defecto de masa lo que hacemos es hacerlo de cuántos protones tengo, cuántos neutrones tengo y la masa de todo eso por separado, el resto la masa de todo junto. 00:12:13
Entonces, bueno, la información que yo tengo aquí es que tengo 7 protones y aquí tendría 7 protones hasta 15, son 8, porque 8 y 7, 8 neutrones, ¿vale? 00:12:37
¿Eso qué quiere decir? Que yo voy aquí a poner que sería el número de protones, 7 protones por la masa del protón, 1,007276, más 8 por la masa del neutrón, 1,008665, menos la masa de todo junto, que sería 15,0001089. 00:12:49
9, vale, y esto da 0,120143, 0,120143 us, pero las masas y sobre todo para meterlo en la siguiente ecuación que necesito, 00:13:18
que es la energía total, que sería el delta de m este por c al cuadrado, vale, para meterlo ahí, 00:13:38
yo necesito 00:13:44
pasarlo 00:13:48
a kilos, pero no pasa nada 00:13:50
porque tengo aquí mi factor de conversión 00:13:52
entonces yo sé que 00:13:54
una U 00:13:55
son 1,6605 00:14:01
por 10 elevado a menos 27 00:14:05
kilogramos, en otros 00:14:07
problemas me darán otro factor de conversión 00:14:09
que es el de los moles, que ya lo 00:14:11
haremos, que es como en química 00:14:12
entonces bueno, haciendo 00:14:15
esto me sale que es 1,995 por 10 a la menos 28 kilogramos. ¿Por qué? Porque aquí ya 00:14:17
estoy usando una constante en sistema internacional, así que la masa tiene que estar en sistema 00:14:30
internacional. Y aquí si aplico la energía 1,995 por 10 elevado a menos 28 por la constante 00:14:34
de la luz que me la dan y uso los decimales que me dan. No pongo 300.000, pongo exactamente 00:14:44
lo que me den de datos. Esto al cuadrado, pues esto me va a dar 1,793 por 10 a la menos 11. 00:14:50
Vale, que este es otro dato de los que me pedían. O sea, otra de las cosas que me pedían. 00:15:07
Ya he calculado estas dos cosas. Esto sería el A y el B. Me piden que calcule la energía 00:15:11
de enlace por nucleón. Vale, pues esto es tan fácil como una vez que tengo la energía, partirla por 15 nucleones que tengo 00:15:18
y esto sale 1,195 por 10 a la menos 12. 1,195 por 10 a la menos 12 julios por nucleón. Vale, bien, facilito. 00:15:31
Bueno, pues entonces hablamos un poco de la radioactividad 00:15:47
Que fue descubierta por Becquerel 00:15:52
Cuando dejó unas sales de uranio en un cajón 00:15:56
Con unas placas fotográficas 00:15:59
Y descubrió que las placas se habían velado 00:16:01
Como seguro que sabéis 00:16:04
Marie Curie y Pierre Curie fueron unos investigadores 00:16:07
Que trabajaron mucho con la radioactividad 00:16:10
De hecho ella trabajó tanto con la radioactividad 00:16:13
que su cadáver sigue siendo radiactivo 00:16:16
su cuaderno de laboratorio es radiactivo 00:16:20
ella está enterrada en el Panteón de París 00:16:23
y su ataúd es de plomo 00:16:27
porque si no, no radiaría a todos los que vamos a visitarlo 00:16:30
pero bueno, descubrieron entre otros 00:16:33
el radio y el polonio 00:16:38
que son mucho más activos que el uranio 00:16:39
aparte de que ella inventó las radiografías 00:16:45
y bueno, lo que se dieron cuenta es que a partir de Z igual a 83 00:16:49
los núcleos son inestables y se rompen en dos o más fragmentos 00:16:56
o sea, en dos núcleos más pequeñitos 00:17:00
esto es lo que se llama la fisión nuclear 00:17:02
fisión porque se rompe como una fisura 00:17:04
y esto es el principio de la radiación 00:17:09
Lo que se desprende cuando un elemento es inestable, eso es la radiación. 00:17:14
Entonces, según lo que se desprenda, vamos a clasificar las radiaciones. 00:17:21
Rutherford, el del modelo del átomo que le tenéis aquí, también estudió estas cosas y estudió los distintos tipos de partículas. 00:17:26
En concreto, las alfa le gustaban mucho, como ya sabéis, por su experimento de la lámina de oro. 00:17:39
Y bueno, pues entonces, como os decía, la radioactividad es la emisión de partículas, que ahora vamos a ver cuáles son, y por parte de los átomos de algunos elementos, de los que son inestables, claro. 00:17:45
Bueno, en general son radioactivos los que tienen un elevado número de protones y neutrones, los que tienen bajo número de protones y neutrones no suelen ser inestables porque son poquitos, se sujetan bien y ya está. 00:17:58
Entonces, por ejemplo, el hidrógeno o el helio no son eses radioactivos. 00:18:17
Entonces, al soltar partículas, según las partículas que suelten, se transforma en otros elementos nuevos, 00:18:27
que esto es como lo que querían sacar los alquimistas, que querían convertir las cosas en oro. 00:18:37
La transmutación, que decían, bueno, pues la transmutación no es como la buscaban los alquimistas, 00:18:43
pero sí que existe en el sentido de que un elemento se puede convertir en otro al sufrir una fisión nuclear o al experimentar la radioactividad. 00:18:47
Entonces, ¿tipos de radioactividad que tenemos? La desintegración alfa, las beta y la gamma. 00:19:03
Entonces, ¿qué pasa cuando tenemos la desintegración alfa? 00:19:13
Pues que perdemos una partícula de alfa. 00:19:18
Una partícula alfa es un núcleo de helio. 00:19:20
Si veis, son dos protones y dos neutrones. 00:19:23
O sea, es un núcleo de helio. Eso es una partícula alfa. 00:19:27
Ya está, un núcleo de helio. 00:19:30
Entonces, la podemos poner así, porque antes no sabían que era helio, 00:19:33
pero es que cuando tienes dos protones es helio. 00:19:37
Entonces es un núcleo de helio lo que se desprende. 00:19:39
¿Qué pasa? Pues que si yo tengo un elemento que tiene A y Z, al quitarle dos protones, pues se va a quedar en un nuevo elemento que va a ser dos protones menos, ¿vale? Estará en la tabla periódica dos lugares antes. 00:19:42
Y le quito 4 de A, pues se va a quedar con A-4. Este va a ser el nuevo elemento. Dependiendo qué elemento es el que esté sufriendo esta desintegración, pues se convertirá en una cosa u otra. 00:19:58
Pero lo que es verdad es que siempre en este tipo de radiación sueltan partículas alfa y por eso se llama alfa. 00:20:14
Ejemplo por el uranio, ¿vale? El uranio, si veis aquí, se convierte en torio, ¿vale? Pierde dos protones, con lo cual se queda en 90, ya no es uranio, ya es torio y pierde cuatro de número másico, ¿vale? Por eso, entonces la masa se conserva porque la masa de esto y la masa de esto es la misma, ¿vale? 00:20:21
Esta radiación, pues es mala, como todas, pero es la más flojita, por así decirlo, porque la para nuestra piel y no pasaría para adentro, ¿vale? La para, bueno, la para un papel, por así decirlo. Entonces, simplemente con un papel, ya está. 00:20:47
Claro, ¿qué pasa? Si la para nuestra piel, pues sí, la piel nos puede coger cáncer. 00:21:07
O sea, mejor pararla con un papel, pero es poco penetrante, podríamos decir. 00:21:10
La beta es más penetrante. ¿Por qué? Porque las partículas que suelta son más pequeñas. 00:21:16
Aquí suelta partículas alfa, que es un núcleo. Aquí lo que suelta es electrones y antineutrinos, 00:21:23
que son muchísimo más pequeños que un protón o que cuatro nucleones. 00:21:28
Entonces, pues, entra más porque como que se cuela entre los huecos mejor. Entendiendo que huecos no se entienden como, o sea, estamos hablando de un mundo tan pequeño que es un mundo cuántico y que las cosas son raras, pero bueno, por hacernos una idea un poco en la cabeza que si no parece tan difícil de entender. 00:21:33
A ver, ¿qué es lo que pasa aquí? Que lo que tenemos es que un neutrón va a transformarse en un protón y va a soltar un electrón y un antineutrino, ¿vale? Entonces, como que un protón, perdón, un neutrón va a transformarse en protón más electrón más antineutrino, ¿vale? 00:21:51
¿Qué va a pasar entonces? Pues que vamos a ganar un protón, o sea, si antes teníamos Z, pues ahora tendremos Z más 1, la A no cambia, porque la suma de protones y neutrones se conserva, hemos perdido un neutrón, pero hemos ganado un protón, entonces la A sigue siendo igual, con ejemplos, de 90 paso a 91, 00:22:17
Pero como he perdido un neutrón, pero he ganado un protón, entonces lo que pierdo por un lado, vale, si yo tenía 230, me hago la cuenta aquí, es 90, son 144 neutrones y 90 protones, vale. 00:22:42
Ahora, en este caso yo tengo 91 protón y tengo 143 neutrones, ¿vale? 00:23:07
Pero es que la suma sigue siendo los 234, entonces no cambia, ¿vale? 00:23:12
Por eso no cambia el A en este tipo de radiación. 00:23:17
Y luego pues tenemos el electrón y el antineutrino, ¿vale? 00:23:22
Pues bueno, es un tipo de radiación más penetrante y por tanto más peligrosa. 00:23:29
Tenemos como la inversa, ¿vale? Que sería que en vez de soltar un electrón, suelta un positrón, que es lo mismo que el electrón, pero de carga positiva, ¿vale? 00:23:36
Si este ponemos electrón porque tiene una cierta masa y tiene una cierta carga negativa, pues esto sería una partícula con la misma masa exacta que el electrón, pero la carga positiva en vez de negativa es la antipartícula del electrón. 00:23:47
No es una cosa tan rara, porque si alguno se os ha hecho un pet en el hospital, esto es una tomografía por emisión de positrones, o sea que en el hospital se usan los positrones, no es una cosa de ciencia ficción, es una cosa que se usa. 00:24:01
Vale, pues bueno, esta sería la inversa, en la que un protón pasa a neutrón y por tanto la A se mantiene, pero perdemos un protón y entonces al contrario, soltamos un positrón y un neutrino, no un antineutrino, el anti se pone así y el normal neutrino así. 00:24:22
no os lo van a preguntar 00:24:45
esto es que lo tengo que contar 00:24:48
porque este es el temario de escultura general 00:24:49
pero sí que os pueden preguntar 00:24:51
os pueden dar la reacción 00:24:54
y preguntaros cosas 00:24:55
eso sí, pueden preguntaros 00:24:58
y saber que es una partícula alfa 00:25:00
que es un núcleo de helio también lo tenéis que saber 00:25:01
pero no os van a preguntar de memoria 00:25:03
la serie de nada 00:25:06
eso no 00:25:09
os tienen que dar pistas 00:25:10
o sea estos ejemplos no os los pueden preguntar 00:25:13
os tienen que decir más información 00:25:17
y el tercer tipo de radiación es la radiación gamma 00:25:20
que no es de materia 00:25:26
hasta aquí teníamos partículas de materia 00:25:29
o sea con masa que se desprendían 00:25:32
aquí lo que se desprende es un fotón que no tiene masa 00:25:35
se desprende energía electromagnética 00:25:38
pero es muy muy potente y súper penetrante, claro, porque además es en el, si nos acordamos del espectro, 00:25:42
si decimos que por aquí es el visible y aquí sería el ultravioleta y vamos subiendo rayos X, rayos gamma, 00:25:53
esto es lo más penetrante, lo de la longitud de onda más pequeña, lo de mayor energía y por tanto lo más cancerígeno y lo más peligroso, ¿vale? 00:26:02
Entonces, bueno, pues aquí ¿qué pasa? Que tenemos un átomo excitado y pasa a desexcitarse lanzando un fotón, ¿vale? Este chismito quiere decir que está excitado, entonces simplemente suelta el fotón como vemos siempre con lo de Bohr que salta de aquí y suelta la energía en forma de fotón, ¿vale? 00:26:10
Lo que pasa es que los que hacemos normalmente son de Balmer, que caen en el visible, que caen en no sé cuál, y eso no es peligroso. 00:26:33
Cuando suelta un fotón del visible, del ultravioleta, bueno, yo qué sé, pero que lo suelte del gamma, la radiación gamma es muy cancerígena. 00:26:42
O sea, si el ultravioleta ya empieza a ser cancerígeno, imaginaos más allá de los rayos X, pues muy cancerígeno. 00:26:51
Vale, otra ley muy importante que necesitamos es la ley de las desintegraciones radiactivas. 00:26:58
que es una ley estadística, quiere decir que es cómo se comportan y no la tenemos que deducir. 00:27:03
Esta ley lo que dice es que el número de núcleos en un determinado momento T 00:27:11
es igual al número de núcleos que teníamos al principio, el número de núcleos iniciales, 00:27:15
por la exponencial de menos lambda, que es la constante de desintegración radiactiva, 00:27:23
no es una longitud de onda, por favor, no se miden metros 00:27:30
porque no es una longitud de onda, se usa la misma letra 00:27:33
pero no es la longitud de onda de las ondas 00:27:36
es otra cosa, pero por desgracia se usa la misma letra 00:27:42
entonces lambda es la constante de desintegración radiactiva 00:27:45
y para que la exponencial esté sin unidades 00:27:49
lambda tiene que tener el contrario de las unidades de T 00:27:53
Si t es tiempo y se mide en segundos, pues esta va a ser uno partido por segundos para que al multiplicarse la e, el exponente de la e no tiene unidades, porque qué es eso de elevar e a algo que tenga unidades, no tiene mucho sentido. 00:27:58
Por lo tanto tiene unidades de tiempo a la menos uno. Si t va en segundos, lambda va en segundos. Si t va en días, lambda va en días. 00:28:13
nos lo pueden dar de cualquier manera 00:28:19
está el tiempo y por tanto la lambda 00:28:22
pero a la hora de hacer cálculos 00:28:25
lo necesito en sistema internacional 00:28:26
para que las cosas cuadren 00:28:28
entonces, pues bueno, si nos lo dan en días 00:28:29
bien, puedo hacer los cálculos de esto en días 00:28:33
bien, pero para hacer cualquier otra cosa más 00:28:37
como la actividad o cualquier otra cosa más 00:28:40
lo necesito en sistema internacional 00:28:42
entonces lo vamos a pasar a segundos a la menos uno 00:28:44
cuando necesitemos meterlo en alguna fórmula, por si acaso, para curarnos en salud. 00:28:47
Aunque justo en esta no haga falta y justo en otra a lo mejor no haga falta, 00:28:54
pero lo vamos a pasar a segundos a la menos uno para curarnos en salud, digo. 00:28:58
Ahora, dos conceptos importantes también. 00:29:02
La vida media, que se define, es la letra tau, que es una T griega minúscula. 00:29:04
Es como así, es como T, pero en vez de así, así, tau. 00:29:09
y esto se define como 1 partido por lambda, ¿vale? Esa es la vida media, que sería el valor medio de la duración de un núcleo de ese tipo de sustancia. 00:29:16
vale, y luego tenemos otro concepto que hay veces que se confunde 00:29:34
porque entre vida media y periodo de semidesintegración 00:29:39
parece que es un poco, no sé, media, semidesintegración 00:29:42
semi, media, no sé, pero son dos conceptos distintos 00:29:46
porque esto digo que es el valor medio de la duración de un núcleo 00:29:50
o sea, si cogemos todos los núcleos y hacemos cuánto duran en promedio 00:29:53
es esto, y luego el periodo de semidesintegración 00:29:57
es el tiempo que tarda los núcleos 00:30:02
en hacerse los núcleos iniciales 00:30:05
en hacerse la mitad, ¿vale? 00:30:07
En hacerse la mitad. 00:30:10
O sea, en volverse la mitad de lo que eran. 00:30:12
Pues empiezas con cuatro núcleos, 00:30:15
¿cuánto tardarían el tiempo que tardaría 00:30:18
en tener dos núcleos en vez de cuatro? 00:30:20
Dos, la mitad. 00:30:22
Si tú tengo diez núcleos, 00:30:23
¿cuánto tardaría en tener cinco? 00:30:25
Ese es el periodo de semidesintegración, ¿vale? 00:30:27
Y vamos a deducirlo porque estos problemas, a ver, si no nos piden nada lo podemos poner tal cual, esta es la fórmula, ¿vale? Pero como en la mayoría de los problemas de Bauch de lo que se trata es de saber manejar esta fórmula y operar con logaritmos y exponenciales y tal, pues lo vamos a hacer para ir acostumbrándonos. 00:30:30
Entonces yo quiero, he dicho que el periodo de semidesintegración es en el que n es n0 partido de 2, ¿vale? 00:30:57
Pues lo meto en esta fórmula, en vez de n pongo n0 partido de 2 es igual a n0 por e elevado a menos lambda por, y el tiempo sería el t este un medio, ¿vale? 00:31:09
el periodo de semidesintegración. Las n0 con n0 se me va, esto me quedaría que un medio es igual a e elevada menos lambda por t un medio, 00:31:22
para quitarme la exponencial tomo el logaritmo neperiano, logaritmo neperiano de un medio es igual a logaritmo neperiano de la e tal tal, 00:31:36
que se me cancela y entonces lo que me queda realmente es menos lambda por T1 medio. 00:31:44
Vale, logaritmo neperiano de 1 medio sería logaritmo neperiano de 1 menos logaritmo neperiano de 2, 00:31:53
esto es igual a menos lambda por T1 medio, logaritmo neperiano de 1 en cualquier base, 00:31:59
o sea, en neperiano también, pero en cualquier base el logaritmo de 1 es 0, 00:32:06
así que me quedaría menos logaritmo neperiano de 2 es igual a menos lambda por t elevado a un medio 00:32:10
y menos con menos se me va y podría aquí despejar ya el t un medio 00:32:17
y me quedaría que esto es logaritmo neperiano de 2 partido de lambda, ¿vale? 00:32:25
Que digo, si no me dicen nada de demuestre, yo puedo usar directamente esta fórmula, 00:32:30
acá pon y ya está 00:32:37
si me piden que lo demuestre tengo que hacer la demostración 00:32:39
pero normalmente voy a tener que hacer esto 00:32:41
de alguna forma o de otra, no para 00:32:43
un medio pero para otra cosa, entonces tengo que saber 00:32:45
manejar y despejar exponenciales 00:32:47
o logaritmos o lo que 00:32:50
sea 00:32:51
vale 00:32:52
más cosas 00:32:54
medir en núcleos 00:32:57
es difícil porque saber cuánto 00:33:00
hay dentro de una muestra 00:33:02
es muy difícil pero sí que podemos 00:33:03
ver lo que se va desprendiendo y el ritmo al que disminuye está en inicial, porque 00:33:05
podemos ver cuántas partículas alfa salen, por ejemplo, y entonces podríamos ver a qué 00:33:12
cantidad está disminuyendo, o sea, cómo de rápido están disminuyendo los núcleos. 00:33:19
Si vemos que salen tres alfas por segundo, es que están disminuyendo tres núcleos por 00:33:23
segundo, ¿vale? Esto es lo que se llama la actividad nuclear, el ritmo al que disminuye 00:33:27
n, a de actividad y por definición es como la velocidad a la que disminuye n, entonces 00:33:32
disminuye, se pone un menos porque disminuye, no aumenta, disminuye y luego sería la variación 00:33:42
de n con respecto a t, es la velocidad de disminución de núcleos, vale, está por 00:33:47
definición, si esto lo hago, si lo hago con la fórmula quiero decir, si lo hago con mi 00:33:54
fórmula de n es igual a n0 por e elevado a menos lambda t, y yo aplico esta definición, 00:34:01
pues la a sería la menos derivada de n con respecto de t, vale, pues derivo esto, o sea 00:34:12
que sería la menos derivada de n0 e menos lambda t partido de, o sea, perdón, con respecto 00:34:21
a t. Derivo n0, es una constante, son los núcleos iniciales, 5, 7, 8, 25.000 millones, 00:34:30
no sé, lo que sea, pero es una constante, con lo cual no tengo que derivarla, n0, por 00:34:37
la derivada de la exponencial, que es ella misma, por la derivada de lo de dentro de 00:34:43
la exponencial, que es menos lambda, porque es con respecto a t. Así que esto me queda 00:34:48
que la a sería menos por menos más n0 por lambda por e elevado a menos lambda t. 00:34:56
Oye, pues es que esto se parece bastante a esto, ¿no? 00:35:04
Tienes como una letra, mejor así, un poquito más pequeño. 00:35:08
Tenemos como una letra, la misma letra, y luego tenemos una constante y la exponencial. 00:35:19
Pues tenemos la exponencial, así que esto podría ser la a sub cero, porque es una constante que está delante. 00:35:28
Y entonces ya tengo como la misma ley, ¿vale? El mismo formato a sería a sub cero por e elevado a menos lambda t. 00:35:35
O sea que antes tenía n es igual a n sub cero por e elevado a menos lambda t. 00:35:45
Y ahora tengo esto, ¿vale? 00:35:50
¿Y cómo he hecho esto? Pues fijándome en que a sub cero es igual a n sub cero por lambda y por lo tanto n es igual a a por lambda, al revés, uy, al revés, a es igual a a por lambda, ¿vale? 00:35:53
Eso ha salido simplemente de aplicar la definición y ya está. Aquí está hecho, pero ya lo he hecho yo, entonces bueno. ¿Para qué nos sirve todo esto? Para adaptación de muestras del carbono 14, que no voy a entrar ahora mismo en ello porque lo vamos a hacer en este problema. 00:36:16
La actividad del carbono 14 es de 60 desintegraciones por segundo. Bueno, 60 desintegraciones por segundo, se me ha olvidado comentar las unidades, ¿vale? Y esto es importante porque la unidad del sistema internacional son número de desintegraciones por segundo. 00:36:33
Y eso es lo que llamamos el Becquerel, ¿vale? Es una unidad que es, bueno, pues bastante grande y por eso se usa el curio, que es 3,7 por 10 elevado a 10 Becquerel. 00:37:01
O sea, es pequeña, quiero decir que 00:37:18
No lo sé, bueno, no sé si es pequeña o grande 00:37:21
El caso es que no está ajustada 00:37:24
O sea, que depende de donde lo veas 00:37:25
Parece que es pequeña o grande 00:37:27
No está ajustada, o sea, nos sale siempre 00:37:28
Nos saldrían siempre por 10 elevado a no sé cuántos 00:37:31
Y esto es incómodo 00:37:34
Cuando trabajas mucho con esto 00:37:34
Irle arrastrando el 10 00:37:36
Y por eso se busca una unidad 00:37:37
Y en honor a Marie Curie es CI 00:37:38
Que no es CU, ¿vale? 00:37:42
Es CI 00:37:44
y nos darían la conversión si la necesitáramos, ¿vale? 00:37:45
Pero el sistema internacional es el Becquerel, desintegraciones por segundo. 00:37:51
Vale, también puedo poner desintegraciones por segundo, 00:37:55
puedo poner desintegraciones por segundo, 00:37:58
pero si soy profesional, pues pondría Becquerel, ¿vale? 00:38:01
Ah, otra cosa, comentario. 00:38:05
Esto, que se mide en segundo menos uno, no es una frecuencia, 00:38:08
no es una frecuencia. 00:38:11
Entonces no vamos a poner hercios, aunque frecuencia sea segundo a la menos uno, pero hercio solo se usa para cuando estamos hablando de una frecuencia. 00:38:13
En este caso es una constante de desintegración radiactiva que no tiene que ver nada con frecuencia, ¿vale? 00:38:21
Es otra cosa, es verdad que tiene la misma unidad, pero no vamos a poner, entonces no pongáis hercios, por Dios, ¿vale? 00:38:27
Segundos a la menos uno, días a la menos uno, años a la menos uno, pero no pongáis ni hercios ni metros porque eso ya sí que es brutal. Vale, entonces, 60 Pekerel. Vale, y luego, o sea, esta es la actividad inicial. 00:38:37
una mezcla actual de idéntica composición 00:38:57
igual masa posee una actividad 00:39:12
de 360 becquerel 00:39:15
el periodo de semidesintegración 00:39:20
voy a llamarle a esta prima para acordarme que es otra 00:39:22
es 5.700 años 00:39:29
Explique a qué se debe dicha diferencia y calcule la antigüedad de la muestra. 00:39:36
Vale, entonces esta es una actividad menor que esta. 00:39:43
Entonces, ¿por qué es menor? 00:39:48
Bueno, pues porque si sabemos que la actividad es lambda por el número de núcleos, 00:39:50
al final quiere decir que tengo menos núcleos de carbono 14. 00:39:57
¿Y por qué es esto? 00:40:00
Pues porque en los seres vivos que estamos continuamente respirando y cogiendo glucosa de los alimentos, cogemos carbono y luego lo soltamos como CO2, entonces estamos cogiendo carbono y soltando carbono. 00:40:01
los niveles de carbono 12 y carbono 14 se mantienen estables 00:40:17
porque siempre en la naturaleza están en los mismos ratios 00:40:25
entonces el 14 es radiactivo, el 12 no 00:40:29
y entonces bueno, pues si siempre estamos consumiendo 00:40:33
siempre nuestro nivel de carbono 14 está estable 00:40:39
cuando nos morimos, que dejamos de comer 00:40:42
y dejamos de respirar y dejamos de todo 00:40:44
no reponemos ese carbono 14 y entonces empezamos a perderlo porque se va desintegrando en carbono 12. 00:40:46
Entonces, ¿qué va a pasar? Pues que voy a tener menos núcleos, ¿vale? Voy a tener menos núcleos de los que tenía. 00:40:53
Por eso, ¿vale? Mejor explicado. Una vez que muere un ser vivo, deja de intercambiar carbono con el exterior 00:41:05
y la cantidad de carbono 14 va disminuyendo porque se va desintegrando, con lo cual su actividad también 00:41:11
va disminuyendo con el tiempo, ¿vale? O sea, que esta sería la nueva y esta sería la inicial, ¿vale? 00:41:16
Explique y calcule la antigüedad de la muestra, ¿vale? Entonces, yo sé que a es igual a a sub cero por e elevado a menos lambda t. 00:41:29
No me dan lambda, pero me dan esto, ¿vale? Pues, como no me dicen nada, yo sé que T1 medio no me dicen que calcule ni que demuestre ni nada, yo puedo aplicar esta fórmula directamente. 00:41:39
Con lo cual lambda sería T1 medio partido por logaritmo neperiano de 2. 00:41:54
¡Uy! ¡Qué mal despejado! 00:42:02
Lambda sería logaritmo neperiano de 2 partido de T1 medio. 00:42:09
Ahora sí. 00:42:13
Entonces, si meto aquí mis 5.700 años en segundos, pues ya lo tendría en sistema internacional, que es lo que voy a hacer. 00:42:15
Yo lo que quiero saber es cuánto vale esta t 00:42:24
Entonces lo que necesito es despejarla de ahí 00:42:30
¿Cómo lo voy a despejar? Pues voy a primero dejar la exponencial sola 00:42:33
Pasando el a sub 0 al otro lado 00:42:38
Luego voy a tomar logaritmos en los dos lados 00:42:41
Logaritmo neperiano de a partido de a sub 0 es igual a logaritmo neperiano de la exponencial 00:42:45
Que sería menos lambda por t 00:42:51
¿Vale? Aquí ya puedo meter estos datos, no voy a meter esta porque como es un jaleo la voy a meter al final, pero esto sí porque son números más o menos bonitos, entonces pues bueno, lo voy a ir metiendo ya, con lo cual menos lambda t va a ser el logaritmo neperiano de a que es 60 partido de 360, ¿vale? 00:42:53
O sea, el logaritmo de un sexto, simplificando, ¿vale? Bien, con lo cual t, el tiempo que ha pasado, sería el logaritmo neperiano de un sexto partido por menos lambda. 00:43:18
Y es menos lambda porque esto va a ser un logaritmo negativo, porque va a ser el logaritmo neperiano de 1 menos el logaritmo neperiano de 6, esto es 0 y esto va a ser negativo, entonces sí tiene sentido, ¿vale? 00:43:38
Que no es que el menos se va a ir para que me salga un tiempo positivo, que es lo lógico. 00:43:49
Y ahora aquí sí que pondría logaritmo neperiano de un sexto. 00:43:55
A ver, que lo lógico sería hacerme el cálculo de lo que es esto y luego ya meterlo. 00:43:57
Pero como no tengo calculadora y tengo que andar mirando, pues lo meto ya así. 00:44:02
Esto sería menos logaritmo neperiano de 2 partido por 5.700 años, que sería 5.700 por 365 días que tiene un año, 00:44:07
por 24 horas que tiene un día, por 3.600 segundos que tiene una hora, ¿vale? 00:44:18
Y si hago este cálculo, me sale que son 4,64 por 10 a la 11 segundos. 00:44:28
Esto no sé ni lo que es. Si lo paso años otra vez para hacerme una idea, pues veis que son muchos años. 00:44:41
así es como se datan las momias 00:44:47
y todas estas cosas 00:44:49
pero como saben la edad, bueno pues por esto 00:44:50
por el carbono 14, toman una muestra 00:44:53
de la momia, ven cual es la actividad 00:44:55
cuanto 00:44:57
a que ritmo 00:44:58
se está desintegrando el carbono 14 00:45:01
y con eso hacen estos cálculos 00:45:03
sacan la edad de la momia 00:45:06
por ejemplo, o de cualquier otra cosa 00:45:08
que tenga restos de materia viva 00:45:11
vale, tienen las dos 00:45:12
muestras el mismo número de átomos de carbono? Pues hombre, si sabemos que la actividad es 00:45:19
lambda por menos lambda por n, pues esto es una constante, entonces va a proporcionar 00:45:24
la n, no, porque si la actividad es más baja quiere decir que tiene menos núcleos y si 00:45:34
la actividad es más alta quiere decir que hay más núcleos, entonces pues no, no tienen 00:45:39
Las muestras, ah bueno, perdón, de átomos de carbono sí, en este caso de carbono 12 y carbono 14, pero de átomos de carbono 14 no, ¿vale? Entonces, pero en carbono total, carbono 12 y carbono 14, pues no, no habría sido inapreciable. 00:45:43
Vale, más cosas. La radioactividad que descubrieron ellos, todos estos eran natural, pero luego se descubre la radioactividad artificial, que es como la inducida, la que podemos provocar. 00:46:08
y con ello pues gracias a esto se descubre el neutrón, la hija de los Curí y su marido también consiguen el primer isotopo radioactivo artificial, aplicaciones pues a la arqueología, a la biología, a la química, a la geología, medicina, 00:46:24
porque cuando nos tomamos, por ejemplo, para que nos hagan un TAC, por ejemplo, que nos dan yodo o no sé qué, para que vean cómo se distribuye por el cuerpo, 00:46:41
pues lo que nos están dando es un isotopo radioactivo 00:46:59
que se descompone en poquito tiempo y por eso pues ya está 00:47:02
nuestro cuerpo corrige lo que las mutaciones que haya podido provocar 00:47:05
o el mal que haya podido provocar el yodo 00:47:15
es como un mal necesario para ver qué es lo que está pasando por dentro 00:47:18
porque si eso lo necesitan pues hay que hacerlo 00:47:22
En industria, efectos que tiene la radiación, pues puede alterar o perjudicar la estructura de moléculas importantes como el ADN, ¿vale? La exposición a la radiación de los seres vivos es gravemente perjudicial para la salud, notable a partir de esta cantidad, siendo este REM unidad de dosis absorbida, ¿vale? O sea, los julios por kilogramo de material absorbente. 00:47:25
Aquí tenemos la unidad del sistema internacional, que es un SIBER, serían 10 rem. También nos deberían dar los cálculos, pero bueno, que en general siempre es perjudicial la radiación. 00:47:55
Lo que pasa es que hay veces que es el mal menor, como hacerte una radiografía. Si tienes un hueso roto, pues hombre, es mejor hacerte la radiografía y ver qué haces, a ir palpando, ir a poder romper más cosas o vete tú a saber. 00:48:08
¿Vale? Diferencias entre fisión y fusión. Fisión nuclear, lo que veíamos, ¿vale? Que un átomo grande se descompone en dos pequeños más neutrones o algo así. En el caso de esta serie radiactiva, que es la de las centrales nucleares también, fijaos que simplemente lanzamos un neutrón contra el uranio y por cada átomo de uranio un neutrón produce estos dos átomos y dos neutrones más. 00:48:21
Eso quiere decir que cada neutrón de estos irá a otro uranio y producirá otros dos neutrones que irán a otros uranios y cada vez tengo más reacciones provocándose. Con uno he conseguido una cascada de reacciones. Esto es lo que se llama una reacción en cadena, que cada vez va más rápido. 00:48:51
y es muy energética, desprende unos 220 MV y por eso lo utilizamos en las centrales nucleares. 00:49:12
Y este es el principio de la bomba atómica, la bomba atómica es una reacción en cadena descontrolada 00:49:25
y entonces la energía que produce es brutal y todas las consecuencias que tiene 00:49:34
por ese nivel de energía tan grande que destruye, por la energía, por el sonido que produce al estallar, 00:49:40
por la radiación que deja después, pues es horrorosa. 00:49:49
En las centrales nucleares lo que pasa es que está controlada, porque, pues bueno, 00:49:54
lo primero tenemos, cogemos el uranio de las minas y tenemos que hacerlo más puro, ¿vale? 00:49:59
Entonces lo concentramos, luego lo enriquecemos para hacerlo más puro todavía, o sea, más de riqueza, 00:50:06
quiere decir que cuando hablamos de las reacciones químicas que tienen un 90% de riqueza, pues enriquecerlo es aumentar la riqueza. 00:50:14
Y ya cuando es muy alta esta riqueza, pues lo llevamos a las centrales nucleares, ¿vale? 00:50:22
Al reactor nuclear y de allí pues lo usamos como combustible para parar la reacción. 00:50:26
tienen unas barras que absorben estos neutrones y entonces al absorber los neutrones 00:50:32
pues ya hacen que si no quedan neutrones no se produzca la reacción nuclear. 00:50:39
Por eso es una reacción controlada y en la bomba atómica no porque no tenemos 00:50:44
nada de estas barras que amortiguan los neutrones. 00:50:49
Bueno, pues los desechos, el combustible se almacena, 00:50:53
Hay veces que lo podemos reprocesar y al final también lo terminamos almacenando. 00:51:01
El problema de las centrales es estos residuos, que son de alta actividad y además tienen miles de años hasta que terminan de ser radioactivos, 00:51:07
pero por otra parte no producen CO2. 00:51:18
Entonces el problema que tenemos ahora con el cambio climático, con las centrales nucleares ese problema no lo tenemos. 00:51:23
Tenemos otro, pero ese no lo tenemos y ese ahora mismo es bastante acuciante, como todos sabemos con los veranos en España. 00:51:30
Entonces bueno, aquí tenéis un mapa con las centrales que tenemos en España, es verdad, y más cosas, aquí tenemos minas de uranio, no son muchas, no son muchas, Francia tiene muchísimas más. 00:51:38
Y de hecho por eso terminamos comprando electricidad a Francia porque no tenemos suficiente nosotros. No generamos ni con las nucleares, ni con las térmicas, ni con las solares, ni con nada. No generamos suficiente para autoabastecernos y tenemos que comprar energía a Francia, que nos la vende más caro de lo que la produce, claro. 00:51:56
Bueno, consideremos otro problema, consideremos la reacción nuclear, ¿vale? Explique de qué tipo de reacción se trata, veis que nos la dan, entonces nos la tenemos que pensar, nos la están dando, es un tipo de reacción de fisión, es un tipo de reacción de fisión, porque se está descomponiendo un átomo pesado en dos más ligeros, más ligeros porque fijaos, 92 frente a 51, 41, pues más ligeros, ¿vale? 00:52:14
determine la energía liberada por átomo de uranio. 00:52:45
Entonces eso cumple lo mismo que antes, que hay un defecto de masa, 00:52:49
porque la masa por separado va a ser mayor que la masa del átomo todo junto. 00:52:55
Entonces, bueno, pues vamos a ver, nos dan aquí datos, ¿vale? 00:53:04
Número de abogadro, la masa del uranio, la masa de estas cosas, 00:53:08
y nos dan las masas en U de los neutrones y de la masa del neutrón y pues no veo la del... pues ya está. 00:53:13
Bueno, pues ya está. Ah, porque claro, no estoy hablando de núcleos, estoy hablando de estas masas, perdonadme, ya empiezo a estar espesita. 00:53:40
Vale, el defecto de masa sería la masa por separado, o sea, la masa de este más cuatro neutrones menos la masa de esto. 00:53:45
vale, este es el defecto de masa 00:54:15
bueno, me lo dan en US, así que 00:54:24
lo aplico en US 00:54:26
y entonces me pongo a poner los datos que me dan 00:54:27
la masa 00:54:36
del primer 00:54:37
es que no me sé, este sé que es el niobio 00:54:39
pero este no me acuerdo, el antimonio, joder, perdón 00:54:41
vale, sería 00:54:44
132,942 00:54:49
más 00:54:53
Es 98,932 más 4 por 1,0086 menos la del uranio, que es 235,124 más un neutrón, que es 1,0086. 00:54:54
Vale, si hago esto, esto sale 0,2242 US, 0,2242 US, vale, y aquí me dan esta conversión, pero esta no la suelen dar, así que la vamos a hacer con, me dan el número de abogadro, voy a intentar usarlo. 00:55:17
Bueno, a ver, ¿lo puedo...? Bueno, lo voy a pasar a kilogramos porque la verdad que aquí, ya que me lo dan en otro problema, lo hacemos desde cero. 00:55:46
Una U son 1,66 por 10 elevado a menos 27 kilogramos, con lo cual esto no me lo van a dar aquí porque no serían tan amables de ponérmelo. 00:55:57
Bueno, pues nada, lo hago como él 00:56:08
A ver, yo lo haría así por hacerlo como más ordenadito 00:56:14
Aquí me darían kilogramos 00:56:17
Y luego para meterlo aquí ya lo metería en kilogramos 00:56:19
Pero es verdad que como aquí los decimales importan mucho 00:56:24
Si redondeo aquí voy a perder decimales a la hora de meterlo aquí 00:56:28
Así que lo más inteligente es hacer el cambio de unidad dentro de la fórmula 00:56:32
para no perder esos decimales que aquí se notan muchísimo. 00:56:39
Entonces el defecto de masa sería 0,2242U por una U que es 1,66 por 10 elevado a 27 a menos 27 kilogramos, 00:56:43
ya lo tengo en sistema internacional, por la velocidad de la luz, que así me la dan sin muchos decimales, al cuadrado. 00:56:58
Vale, y entonces esto sale 3,35 por 10 a la menos 11 julios, vale, por un átomo, esto es por un átomo de uranio que se desintegra, vale, por un átomo de uranio que se desintegra, que es esto, porque tenemos un átomo de uranio, entonces esta es la energía producida por un átomo de uranio. 00:57:05
Ahora me preguntan, ¿qué cantidad de uranio se necesita para producir 10 elevado a 6 kilovatios hora? Entonces esto me lo voy a hacer pequeño. Vale, quiero producir 10 elevado a 6 kilovatios por hora. 00:57:34
Vale, esto son unidades de, es una unidad de energía, porque si yo sé que la potencia es la energía partido por el tiempo, la energía es igual a la potencia por el tiempo, porque sé yo que es energía, porque me están diciendo que es kilovatios por hora, pero no está en julios, está en kilovatios por hora, entonces bueno, pues yo voy a ver, lo voy a pasar al sistema internacional, lo voy a pasar a vatios y segundos. 00:58:02
Vale, entonces, para pasar a vatios, pues yo sé que un kilovatio son 10 elevado a 3 vatios y que una hora son 3600 segundos. 00:58:32
Así ya tengo vatio por segundo, que es lo mismo que julio, ¿vale? Porque ya estaría en sistema internacional. 00:58:47
Vale. Eso por una parte. Entonces, esta energía, y esto es por un núcleo de uranio, vale. Pero me preguntan qué cantidad, y cantidad suele ser masa, moles, pero bueno, masa, no sé si aquí será moles o masa, masa, vale. 00:58:52
porque cantidad de materia sabéis que es moles pero luego como es una unidad difícil de medir 00:59:17
pues luego siempre se usa la masa para calcular entonces bueno aquí ya lo tendrían julios vale 00:59:22
y yo ya sé qué esto es verdad o sea que digo esto sería ya que tengo julios arriba y yo sé 00:59:28
que un núcleo de uranio produce 3,35 por 10 a la menos 11 julios, con lo cual ya estoy 00:59:42
haciendo julios con julios, ¿vale? Se me cancelaría ahí, ¿vale? Un núcleo de uranio produce 00:59:53
esa cantidad de julios, ¿vale? Pero en núcleos yo no sé medir, así que me lo voy a pasar 00:59:59
a kilogramos. Para pasar a kilogramos voy a usar lo de pasar a moles. Entonces yo sé 01:00:05
que un mol de lo que sea es 6,022, o sea, el número de abogadro de partículas, en 01:00:11
este caso de núcleos. Puede ser de moléculas, de átomos, en este caso de núcleos. Un mol 01:00:20
de núcleos de uranio es esta cantidad de núcleos de uranio. Vale, pues si yo ahora 01:00:26
digo que 6,022 por 10 elevado a 23 núcleos, me lo voy a hacer más pequeño porque así 01:00:35
ya vamos un poquito mal, entonces redimensionar para tener espacio porque si no mal vamos. 01:00:47
Vale, esta cantidad de núcleos es un mol de núcleos de uranio, vale, y luego voy a 01:01:06
a causar la conversión de la masa en Us. Cuando nosotros decimos la masa molar de algo 01:01:14
y decimos que el hidrógeno o el helio tiene de masa 4 Us, lo que quiero decir es que son 01:01:21
4 gramos por mol, porque eso es lo que quiere decir la U, que es el peso en gramos de un 01:01:34
mol entonces yo sé que un mol de uranio según esto de aquí son 235 124 gramos de uranio y así 01:01:41
es como consigo pasar menos a gramos de uranio vale todo esto que es lo que tenemos aquí vale 01:01:56
hasta aquí julios luego energía y aquí lo hace como súper rápido porque lo hace con asus vale 01:02:04
Aquí, dentro de esta ya la conversión está, ¿vale? 01:02:11
Que la he vuelto a usar, pero yo quería enseñaros por qué nos dan el número de abogado y es por esto. 01:02:15
Entonces, si hacemos esto, da 4,2 por 10 elevado a menos 2 kilogramos. 01:02:21
O sea, fijaos, son 42 gramos, ¿vale? 01:02:28
42 gramos da esta potencia. 01:02:37
O sea, 100.000, ¿no? Sería un millón 01:02:39
Un millón de kilovatios hora 01:02:46
Lo da 42 gramos de uranio 01:02:48
Pues es una pasada de energía, por eso os decía 01:02:53
Bueno, la fusión es la energía maravillosa 01:02:55
Porque da mucha energía, como la fisión 01:02:59
Pero es al revés 01:03:03
Esta coge núcleos pequeños 01:03:06
y los une en un núcleo un poco más grande. 01:03:10
Por ejemplo, cuando tenemos dos átomos de deuterio, de hidrógeno, 01:03:14
conseguimos uno de tritio, que también es hidrógeno, y esta energía. 01:03:17
Es mucho más energética que la reacción de fisión, o sea, se aprovecha más energía, 01:03:25
pero para producirla, ¿cómo contienes estas cosas? 01:03:30
Que necesitan una energía brutal para fusionarse, o sea, las cosas no se fusionan por sí solas. 01:03:33
Necesitan una temperatura muy alta. Esto es lo que sucede en las estrellas. Estos son los procesos que suceden en las estrellas. El Sol radia mucha energía y lo hace por reacciones de fusión, pero es porque está a una temperatura muy alta. 01:03:40
Entonces, ¿cómo consigues esa temperatura tan alta en la Tierra que no la aguantan ni los metales? Nada aguanta una temperatura tan alta. Pues lo haces con campos magnéticos muy fuertes. 01:03:55
Y para hacer ese campo magnético gastas mucha energía y entonces, claro, porque son millones de grados, entonces la energía que gastas en hacer ese campo magnético y todo el sistema es mayor que la energía que obtienes por ahora. 01:04:05
O sea, no es eficiente este proceso y por eso no se hace. Pero es maravilloso porque esto, si os dais cuenta, no deja nada de residuo. No es radiactivo, es maravilloso y además no se puede descontrolar porque en cuanto se rompe, hay una fisura y se rompen esos campos magnéticos, baja la temperatura y se para la reacción nuclear. 01:04:25
no es como las centrales nucleares de fisión 01:04:45
que si hay una rotura o lo que sea 01:04:48
se descontrola y se hace una reacción en cadena 01:04:50
y entonces es una bomba atómica 01:04:51
aquí es al revés, ella solita se controla 01:04:53
hay un problema, se rompe el reactor 01:04:56
se para todo, o sea que 01:04:57
maravillosa, vale 01:04:59
sin apenas riesgo de accidentes, por eso 01:05:01
no contaminante porque no produce 01:05:03
isotropos radiactivos 01:05:05
es económica e inagotable porque 01:05:07
se obtiene del agua y tenemos agua para aburrir 01:05:09
o sea, antes 01:05:12
nos extinguiremos o el sol 01:05:13
morirá de que se nos acabara 01:05:16
el agua, o sea que 01:05:18
en fin 01:05:19
pero 01:05:21
todavía no hemos conseguido hacerla 01:05:23
rentable, o sea 01:05:26
conseguimos hacerla, pero no rentable 01:05:28
por eso muchas pelis hablan de la fusión 01:05:30
fría, porque sería hacer esto 01:05:32
a una temperatura 01:05:34
baja, en la que no tenemos que comunicar 01:05:35
tanta energía para mantenerlo 01:05:38
y bueno, por último 01:05:40
en este apartado es el modelo estándar 01:05:41
que es 01:05:43
como entendemos las partículas 01:05:46
entendemos que 01:05:47
el átomo antes pensábamos 01:05:49
que el átomo era la partícula 01:05:51
más pequeña, luego vimos 01:05:54
que no, con Rutherford, que había un núcleo 01:05:55
que estaba formado por protones 01:05:57
y neutrones 01:05:59
y electrones 01:06:00
en el átomo, entonces que era divisible 01:06:04
luego se vio que 01:06:06
el electrón no se puede dividir más según el modelo 01:06:07
que tenemos ahora, pero el protón sí 01:06:09
en quarks, ¿vale? Entonces el modelo estándar es como los ladrillos, lo más básico, las partículas 01:06:11
más básicas cuya combinación nos va dando lo demás, ¿vale? Entonces así que conozcamos partículas 01:06:18
elementales que se llaman, que son estas básicas básicas, pues el electrón. El electrón es una 01:06:27
partícula fundamental, no se puede dividir más. Luego tenemos sus hermanos mayores que son 01:06:32
partículas más pesadas porque aquí como sabemos que la energía cuando digo pesadas es porque si 01:06:37
está en energía laura ya hombre pero es que la energía se puede transformar en más y la 01:06:45
masa de energía entonces bueno pues tiene más energía y por tanto más masa vale 01:06:49
pero tienen carga negativa para por eso digo que son los hermanos mayores el muón y el tabón volta 01:06:56
cada uno tiene asociado un neutrino 01:07:03
y también son partículas elementales 01:07:07
y estas pueden existir 01:07:11
independientemente 01:07:13
que son los leptones 01:07:14
luego tenemos los quarks 01:07:16
que no pueden existir 01:07:18
el quark up no puede existir solo 01:07:20
tiene que estar en combinación 01:07:22
con otros quarks 01:07:23
entonces bueno pues 01:07:25
el up and down combinados 01:07:26
según si combine 01:07:29
Tiene dos quarks, tres quarks, el protón y el neutrón, están combinados tres quarks, ¿vale? 01:07:32
Entonces, bueno, pues la combinación de estos quarks nos da muchas más partículas, entre ellos el protón y el neutrón. 01:07:38
Y luego tenemos los mediadores de fuerza, que son, bueno, no, sí, no. 01:07:46
Este sería el mediador de la fuerza electromagnética, el fotón, que ya también lo conocemos. 01:07:51
estos serían los de las fuerzas nucleares 01:07:55
y este es el que hace que esté el gluón 01:07:58
porque de pegamento de glú en inglés 01:08:03
nos faltaría el gravitón que no está aquí 01:08:05
pero sería el mediador de la fuerza gravitatoria 01:08:09
no está aquí porque no se ha descubierto 01:08:12
ni se entiende la gravedad como una cosa cuántica 01:08:14
entonces no casa con este modelo 01:08:19
y eso es uno de los problemas que están intentando 01:08:21
resolver los físicos teóricos 01:08:24
porque la parte que explica 01:08:27
la gravedad es la teoría 01:08:29
de la relatividad que no casa 01:08:31
con este modelo 01:08:33
entonces bueno, pues es un problema 01:08:34
pero por eso no está el gravitón 01:08:37
entonces aquí solo tenemos 01:08:39
las fuerzas electromagnéticas y nucleares 01:08:40
y luego está el bosón de Higgs 01:08:43
que es el que 01:08:45
se descubrió en 2012 y es el que genera 01:08:46
masas, se dice, no me voy a meter mucho 01:08:49
porque tiene para hablar horas 01:08:51
pero bueno, no os entra, es solo a nivel divulgativo 01:08:53
de cómo funciona todo esto 01:08:57
y entonces aquí tenemos otra vez puesto de otra manera 01:08:59
y aquí lo voy a dejar porque ya me tendría que empezar con relatividad 01:09:04
y eso quiero que sea otro vídeo 01:09:08
Materias:
Física
Niveles educativos:
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  • Bachillerato
    • Segundo Curso
Subido por:
Laura B.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
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Fecha:
1 de abril de 2026 - 20:53
Visibilidad:
Público
Centro:
IES LOPE DE VEGA
Duración:
1h′ 09′ 11″
Relación de aspecto:
1.44:1
Resolución:
2360x1640 píxeles
Tamaño:
1.05

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