Ejemplo de Energia Atomica

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Autor: Redacción Ejemplode.com.

La energía atómica es la capacidad de realizar un trabajo, obtenida de las desintegraciones de los átomos de los Elementos Radiactivos. Se logra obtenerla gracias a la estimulación de esta desintegración.

Energía en los procesos nucleares

Las reacciones químicas van acompañadas de una variación de Energía, generalmente en forma de calor, que se desprende (Reacciones Exotérmicas) o se absorbe (Reacciones Endotérmicas). Cuando se forma una sustancia a partir de los elementos constituyentes se desprende calor (Calor de Formación Positivo), aunque en algunos casos, como en la obtención del Ozono a partir del Oxigeno atómico, se verificaría un desprendimiento de calor.

Si estas mismas ideas se aplican a la formación (supuesta) de los núcleos atómicos a partir de protones y neutrones, es evidente que en esta formación se desprenderá energía, y dada la naturaleza de los enlaces puestos en juego, la energía aquí desprendida será considerablemente mayor, tanto, que la pérdida de masa que acompañará a dicha variación de energía es ya ponderable. (Según el principio de Einstein, la variación de Energía ΔE es equivalente a la variación de masa Δm, de modo que ΔE=Δm*C2, siendo C la velocidad de la luz).

Así, por ejemplo, para el elemento Litio Li-7, formado por 3 protones y 4 neutrones, en la formación de un átomo-gramo de núcleos de Litio de masa atómica 7, se tendrá:

3 Protones = 3*1,00756 g = 3.02268 g

4 Neutrones = 4*1.00893 g = 4.03572 g

El Resultado de la Suma es 7.05840 g.

La Masa Atómica del Litio-7 tiene un valor de 7.01645 g

Se deduce, comparando los valores, que el cambio de masa Δm=0.04195 g, y equivalen a 9.02*1011 calorías, calculadas con la Ecuación de Einstein ΔE=Δm*C2.

La reacción hipotética de formación de núcleos a partir de protones y neutrones desprende una cantidad enorme de energía, millones de veces superior a la de las reacciones químicas ordinarias más exotérmicas.

Cada partícula de núcleo o Nucleón (protón o neutrón), por formar parte de un núcleo cualquiera ha experimentado una pérdida de masa, la cual no es constante, sino que presenta un valor máximo para los elementos intermedios del sistema periódico de números atómicos 20 al 51, disminuyendo después lentamente al aumentar el número atómico.

El atomo guarda cantidades inmensas de energia

La Bomba Atómica

El Uranio 235 y el Plutonio 239 se llegan a dividir mediante el bombardeo con neutrones, y emiten cantidades enormes de energía, quedando en libertad nuevos neutrones.

La condición para que se verifique el proceso de multiplicación es que más de un neutrón de los producidos en cada escisión sea capaz de producir una nueva escisión o división.

En la Pila de Uranio, los neutrones producidos en parte escapan a través de la superficie del material y en parte son absorbidos por el Uranio 238 para formar el isótopo pesado Uranio 239, que se desintegra sucesivamente en Neptunio y Plutonio.

Pero si se trata de Uranio 235 o de Plutonio 239 puros, la posibilidad de pérdida de neutrones a través de la superficie del mismo conduce a conocer el Tamaño Crítico necesario para que la reacción en cadena se desarrolle en su interior.

El Tamaño Critico de la muestra es aquel en que la reacción en cadena, de escisión del átomo, se va desarrollando casi inmediatamente.

Si la muestra de material escindible (divisible por bombardeo con neutrones) tiene un diámetro menor que el recorrido medio que debe atravesar un neutrón rápido para producir el proceso de escisión, se comprende que los neutrones producidos en las escisiones ocasionales por neutrones viajeros escaparán a través de la superficie sin atacar ningún otro núcleo.

Por el contrario, si la muestra es superior al tamaño crítico, los neutrones producidos ocasionalmente, en su recorrido a través de la misma, tendrán una gran probabilidad de escindir nuevos núcleos, continuando así, aceleradamente, el proceso de división.

Si una muestra es superior al Tamaño crítico sufrirá una explosión instantánea, mientras que, si es más pequeña, se producirá una escisión lenta que, no obstante, debe evitarse. Para ello se guarda el material escindible en capas delgadas dentro de recipientes de Cadmio que se mantienen dentro de Agua; los neutrones ocasionales incidentes serán frenados por el agua y captados después por el cadmio antes de que puedan llegar al material protegido.

Si se mezclan rápidamente diversas piezas de material escindible, cada una de tamaño algo menor que el crítico, se forma una masa única (bomba atómica), que entra inmediatamente en explosión. La velocidad con que deben reunirse los trozos de material escindible debe ser muy grande para evitar que al iniciarse la reacción en cadena, al estar muy próximos, la energía desprendida disperse los trozos de dicho material antes de entrar completamente en contacto.

Existen dos trozos de material escindible protegidos adecuadamente con sustancias captadoras de neutrones y separados entre sí algunos centímetros. En el momento oportuno se dispara uno de los trozos sobre el otro con la velocidad de un proyectil rápido.

Los detalles de construcción y mecanismo de la bomba atómica experimental que hizo explosión en la madrugada del 16 de Julio de 1945 en el desierto de Nuevo México, fueron dirigidos por el profesor Oppenheimer, físico teórico de la Universidad de California.

Las dos bombas lanzadas semanas más adelante contra el Japón estaban constituidas, la primera por Uranio 235 y la segunda por Plutonio.

Aunque la energía desprendida en la escisión de un núcleo de Uranio está calculada en  unos 200 millones de electrón-volts, es decir, unos 2x1010 Kilocalorías por Kilogramo de Uranio escindido, tan sólo un 1-5% queda utilizable, lo que corresponde a una energía explosiva disponible por kilogramo de U-235 equivalente a la de unas 300 toneladas de trinitrotolueno (TNT, trilita)

A la onda explosiva originada en la explosión de la bomba atómica se unen los terribles efectos incendiarios producidos por la intensa radiación gamma emitida, que determina como un Sol en miniatura, aunque de breve duración.

La devastación ocasionada por bombas aisladas sobre las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki son una prueba de la enorme Energía Atómica que queda en libertad en la desintegración atómica.

Devastacion por bomba atómica

Es de esperar, no obstante, que la Energía Atómica pueda aplicarse en el futuro a usos pacíficos, especialmente en los casos en que sea conveniente una gran concentración de energía en una pequeña cantidad de material.

Ejemplos de Aplicaciones de la Energía Atómica

Generación de Energía Térmica

Generación de Energía Mecánica

Generación de Energía Eléctrica

Propósitos Bélicos con la Bomba Atómica

Colisión de Partículas subatómicas

Experimentación para nuevas tecnologías

En Minería, para Voladuras de material

Para investigación de nuevos materiales

Citado APA: (A. 2018,01. Ejemplo de Energia Atomica. Revista Ejemplode.com. Obtenido 01, 2018, de https://www.ejemplode.com/37-fisica/4877-ejemplo_de_energia_atomica.html)

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