Título
Actividad:
Reacción en Cadena
Principios
a explicar:
Fisión del núcleo atómico, bomba atómica
Material:
1 Bolsa de canicas
Procedimiento:
1. Se harán unos 10 grupos de 4 canicas, separados entre
sí por unos 7 u 8 cm.
2.
Una vez que se han acomodado, se lanzará a gran velocidad una
canica contra uno de ellos, de modo que las canicas del montón
salgan disparadas hacia los otros montones, cuyas canicas también
se moverán.
Marco
Teórico:
Los átomos son las estructuras fundamentales de las
que está constituida toda la materia que conocemos y están
formados, a su vez, por tres partículas llamadas protones (carga
eléctrica positiva), neutrones (carga neutra) y electrones (carga
negativa). Los protones y neutrones se encuentran en una compacta estructura
central llamada núcleo, mientras que los electrones giran alrededor
de éste.
Por lo general los átomos son eléctricamente neutros,
contando con el mismo número de protones y de electrones. El
número de estas partículas que tienen un átomo
determina de que elemento se trata, determinando también todas
las propiedades del material. Así mismo los núcleos casi
siempre cuentan con el mismo número de protones y de neutrones,
que juntos determinan el peso atómico de los átomos de
cada elemento. Cuando el número de protones y neutrones no es
igual, se dice que se trata de un isótopo.
La fisión del núcleo se presenta cuando, de un mudo u
otro, éste se divide; emitiendo energía. Cuando en un
espacio de nivel atómico se junta una cantidad de materia suficientemente
grande, llamada masa crítica, la fisión se presenta de
manera espontánea: los átomos se dividen, emitiendo energía
y varios neutrones “rápidos”, que podrán chocar
con otros núcleos, que liberarán más energía
y neutrones, dando lugar a lo que se conoce como reacción en
cadena.
La energía liberada en una reacción en cadena puede ser
usada tanto para destrucción bruta como para proveer de energía
a una ciudad entera. Sea cual sea el caso, tienen la desventaja de implicar
grandes cantidades de radiación que resulta muy nociva para la
vida.
En las bombas o plantas atómicas se usan los isótopos
uranio 235 y plutonio 239 para iniciar las reacciones. Estos isótopos
en concreto resultan útiles para producir energía por
fisión, debido a su alta densidad. La desventaja de estos procesos
son los deshechos radiactivos que implican.
Un proceso atómico mucho más limpio de producción
de energía es la fusión, proceso opuesto a la fisión,
que consiste en unir dos núcleos para formar uno, también
liberando energía. La desventaja de este proceso es que requiere
de una gran energía para iniciarse, en muchos casos más
de la que se produce. La fusión se lleva a cabo de manera continua
en el Sol, uniendo átomos de hidrógeno para formar helio.
Actualmente uno de los retos de la ciencia es encontrar procesos de
fusión en frío, que no necesiten tanta energía
para iniciarse.
Preguntas:
¿Sabes
que es la energía atómica?, ¿Qué opinas
de ella?, ¿Para qué sirve?, ¿Sabes como funciona?
Explicación:
De un modo u otro, todos hemos oído hablar de la energía
atómica; fuente capaz tanto de proveer de energía a ciudades
enteras, como de destruirlas.
Como su nombre lo indica, la energía proviene del interior del
átomo, concretamente del núcleo. En el núcleo se
encuentran unidas dos partículas, llamadas protones y neutrones,
y a la fuerza que las une se le conoce interacción débil.
A pesar de su nombre, la interacción débil tiene fuerza
suficiente para vencer la repulsión que ejercen entre sí
los protones por tener carga eléctrica del mismo signo. Pues
bien, podemos decir que la interacción débil hace que
haya mucha energía dentro del núcleo. Cuando se logra
dividir el núcleo toda esta energía es liberada.
Para lograr liberar esta energía se usan elementos que son pesados
e inestables, como el uranio 235 y el plutonio 239, que son capaces
de presentar divisiones del núcleo de manera espontánea;
liberando energía y lanzando neutrones rápidos que podrán
chocar con otros núcleos y dividirlos, generando una reacción
en cadena que generará mucha energía.
En este caso la canica que lanzamos originalmente juega el rol de un
neutrón rápido proveniente de un núcleo de uranio
o plutonio. Basta con que choque con un núcleo para que las partículas
(canicas) de éste lancen contra los otros, generando una reacción
en cadena.
Diseño:
Grupo
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