Este folleto cubre temas seleccionados del SL para el curso evaluado por primera vez en 2025; no constituye el programa completo.
Requisitos previos: leer las cantidades y unidades indicadas, y aplicar aritmética y las condiciones del modelo siguientes.
Los ejemplos son originales y ficticios: no son mediciones reales ni investigaciones estudiantiles reales.
18.2
Fisión: conserve carga y nucleones, cuantifique la energía
¿Qué explicaría esta observación?
Un neutrón puede desencadenar que un núcleo pesado se divida, liberando energía y más neutrones. Si el proceso se convierte en una reacción en cadena depende de lo que sucede con esos neutrones.
Construya el modelo
En la fisión nuclear, un núcleo pesado se divide en núcleos más ligeros.
El número de protones y el número de nucleones se equilibran en una ecuación nuclear.
La masa en reposo total puede disminuir; la diferencia corresponde a la energía liberada mediante E = Δmc².
Fisión: División de un núcleo pesado en núcleos más ligeros.
Reacción en cadena: Secuencia en la que los productos inician eventos posteriores.
Neutrón entra, dos fragmentos y dos o tres neutrones salen, con energía liberada
Elija evidencias que puedan probarlo
Separe la conservación del número de nucleones de la conservación de la energía total.
Los neutrones liberados pueden iniciar nuevas fisiones, escapar o ser absorbidos.
Un reactor controlado y una reacción en cadena descontrolada tienen diferentes condiciones de gestión de neutrones.
En el laboratorio: Equilibre una ecuación nuclear proporcionada, utilice los datos de masa especificados e identifique el sistema. Analice modelos o datos de reactores publicados; esto no es un intento escolar de producir fisión ni manejar materiales de reactores.
Trabaje desde cantidades conocidas
Conocido: U-235 absorbe un neutrón, formando Ba-141, Kr-92 y tres neutrones.
Equilibrio de nucleones: 235+1 = 141+92+3 = 236.
Equilibrio de protones: 92 = 56+36.
Una disminución de masa de 2.0×10⁻²⁸ kg corresponde a 1.8×10⁻¹¹ J usando c=3.0×10⁸ m/s.
Su turno: Un núcleo U-235 más un neutrón produce fragmentos con números de masa 141 y 92. ¿Cuántos neutrones equilibran la ecuación?
Verifique la conclusión y sus límites
El número de masa no es una masa precisa en kilogramos.
Las etiquetas enteras equilibradas solas no calculan la energía liberada.
La desintegración radiactiva y la fisión inducida por neutrones no son descripciones intercambiables.
No es cierto: Una ecuación balanceada de número de nucleones por sí sola no proporciona la energía liberada en joules. Las etiquetas enteras de masa y carga solo verifican la conservación; no dicen nada sobre la energía. La energía liberada proviene de la pequeña disminución de la masa real mediante E = mc^2, lo cual requiere masas medidas, no números másicos.
Clave:
En la fisión nuclear un núcleo pesado se divide en núcleos más ligeros.
Separe la conservación del número de nucleones de la conservación de la energía total.
Tenga en cuenta: el número másico no es una masa precisa en kilogramos.
Escriba desde 2 neutrones de equilibrio
Un núcleo U-235 más un neutrón produce fragmentos con números de masa 140 y 94.
Encuentre cuántos neutrones equilibran el número de nucleones. Esa cantidad no es la energía liberada en joules.
Escribir desde una comprobación de conservación
U-235 absorbe un neutrón: Xe-140 + Sr-94 + dos neutrones.
Nucleones: 236 = 140 + 94 + 2. Protones: 92 = 54 + 38. AMBOS balances deben cumplirse; si alguno falla, la ecuación es incorrecta.
Escribir desde una dirección de defecto de masa
Los productos de fisión se pesan contra los reactivos.
Los productos pesan MENOS: la masa faltante aparece como energía mediante E = Δmc², porque la energía de enlace por nucleón aumenta hacia el hierro.
Explorar
Balance integer labels; use mass data for energy
U-235 plus one neutron has 236 nucleons and 92 protons. Test the Ba-141, Kr-92 and three-neutron products, then calculate 1.8 × 10⁻¹¹ J from the separately stated mass decrease of 2.0 × 10⁻²⁸ kg.
