Material necesario — Cuadernillo de datos: sí — energía de enlace por nucleón, Tema E.3.
Prerrequisitos
- La energía de enlace por nucleón es la energía media necesaria para separar UN nucleón del núcleo; la energía de enlace TOTAL de un núcleo es esa cantidad multiplicada por el número de nucleones A
- La gráfica de energía de enlace por nucleón frente a A tiene forma característica: sube rápidamente para A pequeño, alcanza un máximo hacia A≈60, y luego decrece lentamente para A grande
- Cuanto MAYOR es la energía de enlace por nucleón, MÁS ESTABLE es el núcleo
Se muestra un gráfico de la variación con el número de nucleones A de la energía de enlace por nucleón: la curva sube rápidamente desde A pequeño, alcanza un máximo (~8,7 MeV) hacia A≈60, y luego decrece lentamente hasta ~7,5 MeV en A≈240.
a
Lee del gráfico la energía de enlace por nucleón, en MeV, para un núcleo con A = 180 (como el hafnio-180, ¹⁸⁰₇₂Hf).
[1]
b
Calcula la energía total aproximada, en MeV, que se necesita para separar completamente los nucleones de un núcleo de ¹⁸⁰₇₂Hf.
[2]
c
Describe la forma general de la gráfica: qué ocurre con la energía de enlace por nucleón para A pequeño, y qué ocurre para A grande.
[2]
d
A partir de la forma de la gráfica, explica por qué tanto la fusión de núcleos ligeros como la fisión de núcleos muy pesados pueden liberar energía.
[2]
Pistas progresivas
- 1General — la energía de enlace TOTAL de un núcleo no aparece directamente en la gráfica; hay que multiplicar el valor por nucleón por el número de nucleones A.
- 2Apartado a) — busca A=180 en el eje horizontal y lee el valor correspondiente en el eje vertical (energía de enlace por nucleón).
- 3Apartado a), resultado — a A=180, la gráfica marca aproximadamente 8,0 MeV por nucleón.
- 4Apartado b) — energía total = (energía por nucleón) × A.
- 5Apartado b), resultado — E_total ≈ 8,0 × 180 = 1440 MeV.
- 6Apartado c) — fíjate en dos zonas: A muy pequeño (izquierda de la gráfica) y A muy grande (derecha, tras el máximo).
- 7Apartado c), resultado — para A pequeño, la energía de enlace por nucleón AUMENTA muy rápidamente con A; alcanza un máximo hacia A≈60; para A grande, DISMINUYE lenta y gradualmente.
- 8Apartado d) — recuerda que MAYOR energía de enlace por nucleón significa núcleo MÁS estable. En la fusión, dos núcleos ligeros (A pequeño, baja en la curva) se combinan en uno más pesado (más arriba en la curva); en la fisión, un núcleo muy pesado (A grande, más bajo en la parte derecha) se divide en dos más ligeros (más arriba, más cerca del máximo).
- 9Apartado d), resultado — en ambos procesos, los núcleos resultantes tienen MAYOR energía de enlace por nucleón que los iniciales (están más arriba en la curva), así que el proceso libera energía.
Teoría básica
- Energía de enlace total = (energía de enlace por nucleón) × A. — Cuadernillo de datos, Tema E.3.
- La gráfica de energía de enlace por nucleón frente a A sube rápido para A pequeño, tiene un máximo hacia A≈60 (núcleos como el hierro, los más estables), y decae lentamente para A grande.
- Tanto la fusión (núcleos ligeros → núcleo más pesado) como la fisión (núcleo muy pesado → núcleos más ligeros) desplazan los productos hacia el máximo de la curva, liberando energía.
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic E.3 Radioactive decay, curva de energía de enlace por nucleón.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos de Física — Tema E.3, energía de enlace por nucleón.
Vídeo —
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Apartado a) —
A A=180, energía de enlace por nucleón ≈ 8,0 MeV.
Apartado b) —
E_total ≈ 8,0 × 180 = 1440 MeV.
Apartado c) —
Sube rápidamente para A pequeño, máximo hacia A≈60, y luego decae lentamente para A grande.
Apartado d) —
Tanto en la fusión como en la fisión, los núcleos resultantes quedan más cerca del máximo de la curva (mayor energía de enlace por nucleón, más estables), por lo que ambos procesos liberan energía.