El que se haya descubierto que todos los cuerpos están formados por moléculas, y estos a su vez de átomos, le llevo al ser humano 2,500 años. Los griegos clásicos pensaban que todos los cuerpos estaban formados de cuatro elementos: Tierra, Aire,Fuego y Agua; y las combinaciones de estos cuatro cuerpos podían formar cualquier estructura por muy compleja que fuera.
Solamente Demócrito se sabe que propuso que en realidad todos los cuerpos se encontraban formados de estructuras microscopicas que denominó átomos.
Durante toda la Edad Media no se hizó nungún avance considerable de cómo estaba constituida la materia y fue hasta el Renacimiento europeo, dónde Newton, Huggens y Leibnitz principalmente empezaron a tener nociones de que la materia y la luz estaban formadas por partículas.
Con el experimento del escocés Brown, en la primera mitad del siglo XIX y con la explicación que propusó Einstein en 1905 se acepta formalmente la estructura atómica y molecular de todos los cuerpos.
En 1909 Bhor propone un modelo de como están constituidos los átomos que es el que se maneja en la actualidad. Éstos tienen un núcleo extremadamente masivo compuestos de partículas positivas y neutras y alrededor de él cargas negativas girando. Para 1927 De Broglie propone la estructura que en la actualidad se utiliza para cualquier tipo de radiación(incluyendo la luz visible). Ésta está compuesta por partículas y por ondas a la vez, y depende de la forma en que interactúe con la materia va a ser la forma en que se comporte.
Nota: El descubrimiento más importante en toda la historia del ser humano es la constitución del átomo.
¿Cómo está constituida la materia y la radiación?
Materia
protones,neutrones -> quarks
cuerpo -> moléculas -> átomos /
\
electrones
Abdus Salam en 1962 propuso que los núcleolos (protones y neutrones) estaban formados por tríadas de partículas más pequeñas a las que llamó quarks.
La manera en que se puede deducir cómo están compuestas todas las partículas es acelerándolas para provocar coalisiones contra otras partículas o contra barreras fijas. Si uno de nosotros quisiera saber como está constituido un reloj despertador, podríamos aventarlo fuertemente contra la pared para ir analizando los pedacitos.
Al acelerar cualquier partícula con la energía necesaria, si está compuesta de otras más pequeñas se romperá.
Los paratos que sirven para proporcionarles altas velocidades a las partículas se les llama aceleradores de partículas.
Estructura del Átomo
Poco antes de 1910 Niels Bohr proporcionó un modelo atómico que es el que se utiliza en la actualidad. Este consiste en un núcleo que contiene casi toda la masa del átomo en dónde se encuentran partículas con carga positiva denominadas protones y otras más sin carga eléctrica denominadas neutrones. Como los átomos son eléctricamente neutros alrededor del núcle oesxisten cargas eléctricas negativas o electrones. Si un átomo es estable eléctricamente debería tener tantos protones y electrones por igual.
Las características macroscopicas de los elementos de la Tabla Periódica son el resultado de la cantidad de electrones y protones que tenga un átomo.
Si el oro es de color amarillo, dúctil y maleable, que el mercurio sea de color plateado y líquido, y que el carbono generalmente sea obscuro, son consecuencia del número de electrones y protones que tenga. Dos átomos que tengan la misma cantidad de electrones y protones, pueden ser diferentes si el número de neutrones no es el mismo. Por ejemplo hay átomos de hidrógeno sin neutrones con un neutrón o con dos neutrones.
Si los protones sabemos que se repelen entre si debe existir una fuerza en el núcleo del átomo que los mantenga unidos. Esta fuerza se llama nuclear débil y cuando los núcleos atómicos, tienen demasiados protones la fuerza de repulsión entre ellos y la fuerza nuclear débil comienzan a ser muy parecidas.
Si un átomo es demasiado grande con cualquier perturbación se puede romper su núcleo. Si se rompe obtendremos dos átomos más ligeros que el átomo original o simplemente se pueden desprender partículas del núcleo para que el átomo se estabilice. Este último proceso se le llama radiactividad.
Los elementos más conocidos que son radiactivos son:
Ondas Electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas son una gama de frecuencias con características similares a la luz visible. Nuestro ojo solo puede detectar ondas electromagnéticas cuyas frecuencias estén entre el rojo y el azul. Más allá del azul se encuentra el ultravioleta y más acá del rojo se en cuentra el infrarrojo; pero nuestra piel si al asolearnos quien quema la piel es el infrarrojo del sol. Algunos animales como el perro y el mosquito si pueden ver el infrarrojo.
¿Cómo funciona el horno de microondas?
Si nosotros empujamos un niño en un columpio cada vez que el niño se aleja de nosotros, se podría sumar la fuerza de todos los impulsos y podríamos conseguir que este gire alrededor del eje del columpio. Esto se llama resonancia. Este fenómeno se observa en diversos lugares: para que una antena de radio, televisión capte una señal tiene que existir resonancia. En el horno de microondas sucede que las moléculas del agua que están contenidas en todos los alimentos, son golpeads por las ondas que produce el aparato. Estas moléculas de la misma manera que el columpio son golpeadas cuando se alejan en su oscilación aumentando el movimiento molecular de toda la comida y calentándola.
Decaimiento Radioactivo
Vida media: tiempo que se espera para que un material radioactivo desintegre la mitad de su masa.
Donde:
e = 2.718
λ= constante de decaimiento [1/año]
T = tiempo [año]
N= cantidad de sustancia al tiempo [kg]
N0= cantidad de sustancia original [kg]
a) Tenemos 4kg de uranio cuya constante de decaimiento es 0.1 / año. ¿Cuánto material me queda después de 10 años?
N = 4 e-0.1*10= 1.47 [kg]
b) El cobalto tiene una vida media de 0.01 / año.¿Cuánto nos quedará después de 90 años si originalment tenemos 5 kg?
N = 5 e-0.01*90= 2.03 [kg]
c) Si tenemos 12 kg de plutonio cuya constante de decaimiento es 0.02/año.¿Cuánto material radioactivo había hace 20 años?
N = N0 e-λT -> N0 = N / e-λT= 12 / e-0.02*20= 17.9 [kg]
d) La vida media de un material radioactivo es de 35 años.En 35 años el material se reduce a la mitad.¿Cuál es su constante de decaimiento?
N = N0 e-λT -> N / N0 = e-λT
(Aplicamos ln en ambos lados de la ecuación)
ln(N / N0 )= ln e-λT -> ln(N / N0 )= -λ *T
λ = -ln(N / N0 ) / T = - ln(1/2)/ 35 = 0.0198 / año
e) La constante de decaimiento del plutonio es 0.04 / año. ¿Cuál es el tiempo que debe pasar para que solamente nos quede el 20% del material original?
ln(N / N0 )= -λ *T ->
T = -ln(N / N0 ) / λ = -ln(0.2)/0.04= 40.23 [años]
Solamente Demócrito se sabe que propuso que en realidad todos los cuerpos se encontraban formados de estructuras microscopicas que denominó átomos.
Durante toda la Edad Media no se hizó nungún avance considerable de cómo estaba constituida la materia y fue hasta el Renacimiento europeo, dónde Newton, Huggens y Leibnitz principalmente empezaron a tener nociones de que la materia y la luz estaban formadas por partículas.
Con el experimento del escocés Brown, en la primera mitad del siglo XIX y con la explicación que propusó Einstein en 1905 se acepta formalmente la estructura atómica y molecular de todos los cuerpos.
En 1909 Bhor propone un modelo de como están constituidos los átomos que es el que se maneja en la actualidad. Éstos tienen un núcleo extremadamente masivo compuestos de partículas positivas y neutras y alrededor de él cargas negativas girando. Para 1927 De Broglie propone la estructura que en la actualidad se utiliza para cualquier tipo de radiación(incluyendo la luz visible). Ésta está compuesta por partículas y por ondas a la vez, y depende de la forma en que interactúe con la materia va a ser la forma en que se comporte.
Nota: El descubrimiento más importante en toda la historia del ser humano es la constitución del átomo.
¿Cómo está constituida la materia y la radiación?
Materia
protones,neutrones -> quarks
cuerpo -> moléculas -> átomos /
\
electrones
Abdus Salam en 1962 propuso que los núcleolos (protones y neutrones) estaban formados por tríadas de partículas más pequeñas a las que llamó quarks.
La manera en que se puede deducir cómo están compuestas todas las partículas es acelerándolas para provocar coalisiones contra otras partículas o contra barreras fijas. Si uno de nosotros quisiera saber como está constituido un reloj despertador, podríamos aventarlo fuertemente contra la pared para ir analizando los pedacitos.
Al acelerar cualquier partícula con la energía necesaria, si está compuesta de otras más pequeñas se romperá.
Los paratos que sirven para proporcionarles altas velocidades a las partículas se les llama aceleradores de partículas.
Estructura del Átomo
Poco antes de 1910 Niels Bohr proporcionó un modelo atómico que es el que se utiliza en la actualidad. Este consiste en un núcleo que contiene casi toda la masa del átomo en dónde se encuentran partículas con carga positiva denominadas protones y otras más sin carga eléctrica denominadas neutrones. Como los átomos son eléctricamente neutros alrededor del núcle oesxisten cargas eléctricas negativas o electrones. Si un átomo es estable eléctricamente debería tener tantos protones y electrones por igual.
Las características macroscopicas de los elementos de la Tabla Periódica son el resultado de la cantidad de electrones y protones que tenga un átomo.
Si el oro es de color amarillo, dúctil y maleable, que el mercurio sea de color plateado y líquido, y que el carbono generalmente sea obscuro, son consecuencia del número de electrones y protones que tenga. Dos átomos que tengan la misma cantidad de electrones y protones, pueden ser diferentes si el número de neutrones no es el mismo. Por ejemplo hay átomos de hidrógeno sin neutrones con un neutrón o con dos neutrones.
Si un átomo es demasiado grande con cualquier perturbación se puede romper su núcleo. Si se rompe obtendremos dos átomos más ligeros que el átomo original o simplemente se pueden desprender partículas del núcleo para que el átomo se estabilice. Este último proceso se le llama radiactividad.
Los elementos más conocidos que son radiactivos son:
- Plutonio
- Cobalto
- Uranio
- Radio
Ondas Electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas son una gama de frecuencias con características similares a la luz visible. Nuestro ojo solo puede detectar ondas electromagnéticas cuyas frecuencias estén entre el rojo y el azul. Más allá del azul se encuentra el ultravioleta y más acá del rojo se en cuentra el infrarrojo; pero nuestra piel si al asolearnos quien quema la piel es el infrarrojo del sol. Algunos animales como el perro y el mosquito si pueden ver el infrarrojo.
¿Cómo funciona el horno de microondas?
Si nosotros empujamos un niño en un columpio cada vez que el niño se aleja de nosotros, se podría sumar la fuerza de todos los impulsos y podríamos conseguir que este gire alrededor del eje del columpio. Esto se llama resonancia. Este fenómeno se observa en diversos lugares: para que una antena de radio, televisión capte una señal tiene que existir resonancia. En el horno de microondas sucede que las moléculas del agua que están contenidas en todos los alimentos, son golpeads por las ondas que produce el aparato. Estas moléculas de la misma manera que el columpio son golpeadas cuando se alejan en su oscilación aumentando el movimiento molecular de toda la comida y calentándola.
Decaimiento Radioactivo
Vida media: tiempo que se espera para que un material radioactivo desintegre la mitad de su masa.
N = N0 e-λT
Donde:
e = 2.718
λ= constante de decaimiento [1/año]
T = tiempo [año]
N= cantidad de sustancia al tiempo [kg]
N0= cantidad de sustancia original [kg]
a) Tenemos 4kg de uranio cuya constante de decaimiento es 0.1 / año. ¿Cuánto material me queda después de 10 años?
N = 4 e-0.1*10= 1.47 [kg]
b) El cobalto tiene una vida media de 0.01 / año.¿Cuánto nos quedará después de 90 años si originalment tenemos 5 kg?
N = 5 e-0.01*90= 2.03 [kg]
c) Si tenemos 12 kg de plutonio cuya constante de decaimiento es 0.02/año.¿Cuánto material radioactivo había hace 20 años?
N = N0 e-λT -> N0 = N / e-λT= 12 / e-0.02*20= 17.9 [kg]
d) La vida media de un material radioactivo es de 35 años.En 35 años el material se reduce a la mitad.¿Cuál es su constante de decaimiento?
N = N0 e-λT -> N / N0 = e-λT
(Aplicamos ln en ambos lados de la ecuación)
ln(N / N0 )= ln e-λT -> ln(N / N0 )= -λ *T
λ = -ln(N / N0 ) / T = - ln(1/2)/ 35 = 0.0198 / año
e) La constante de decaimiento del plutonio es 0.04 / año. ¿Cuál es el tiempo que debe pasar para que solamente nos quede el 20% del material original?
ln(N / N0 )= -λ *T ->
T = -ln(N / N0 ) / λ = -ln(0.2)/0.04= 40.23 [años]
No hay comentarios.:
Publicar un comentario