3 QUIMICA Schaum

372 CAPÍTULO 21 PROCESOS NUCLEARES
21.30. Si la energía liberada en la reacción a) del problema anterior se divide por igual entre las dos partículas alfa, ¿cuál es la
velocidad de ellas?
Resp. 2.0 × 10 7 m/s
21.31. Se cree que el 14 C se origina en la atmósfera superior por un proceso (n, p) del 14 N. ¿Cuál es el valor de Q para esta reacción?
Resp. 0.62 MeV
21.32. En la reacción 32 S(n, g) 33 S con neutrones lentos, el rayo g que se produce tiene una energía de 8.65 MeV. ¿Cuál es la masa
del núclido 33 S?
Resp. 32.97146 u
21.33. Si las partículas b + y b − se aniquilan entre sí, y sus masas en reposo se convierten en dos rayos g de igual energía, ¿cuál es
la energía de cada g en MeV?
Resp. 0.51 MeV
21.34. Para la combustión de un mol de etileno en oxígeno, ∆E = −1.4 × 10 3 kJ. ¿Cuál sería la pérdida de masa (en u) que acompaña
la oxidación de una molécula de etileno?
Resp. 1.6 × 10 −8 u. (Este valor es tan pequeño en comparación con la masa molecular, que el cambio de masa no se toma
en cuenta, como sucede en todas las reacciones químicas.)
21.35. Se cree que la energía solar se origina en una serie de reacciones nucleares, cuyo resultado total es la transformación de
cuatro átomos de hidrógeno en un átomo de helio. ¿Cuánta energía se libera en la formación de un átomo de helio?
(Sugerencia: Incluya la energía de aniquilación de los dos positrones que se forman en la reacción nuclear, con dos electrones.)
Resp. 26.8 MeV
21.36. Se ha propuesto la reacción de fusión nuclear 2 2 H → 3 H + 1 H + energía, para producir la energía necesaria para generar
electricidad en escala industrial. Si la capacidad debe ser 50 MW y se utiliza la energía de esta reacción con un 30% de
eficiencia, ¿cuántos gramos de deuterio como combustible se necesitan por día?
Resp. 149 g/día
21.37. Se observa que una sustancia radioquímica pura se desintegra a una velocidad de 4280 cuentas por minuto, a la 1:35 PM.
A las 4:55 PM del mismo día, la velocidad de desintegración de la misma muestra sólo era de 1070 cuentas por minuto. La
velocidad de desintegración es proporcional a la cantidad de átomos radiactivos en la muestra. ¿Cuál es la vida media de
la sustancia?
Resp. 100 minutos
21.38. Se ha desarrollado una batería atómica para relojes de bolsillo, que usa las partículas beta de 147 Pm como fuente primaria
de energía. La vida media del 147 Pm es 2.62 años. ¿Cuánto tardará la velocidad de emisión beta de la batería en reducirse
al 10% de su valor inicial?
Resp. 8.7 años
21.39. Un conjunto de anillos de pistón, que pesa 120 g, se irradió con neutrones en un reactor nuclear. Parte del cobalto presente
en el acero se convirtió en 60 Co, radioisótopo con la vida media suficiente (5.3 años) como para que no haya pérdida de
masa durante la investigación. La irradiación continuó hasta que la actividad total del 60 Co era 360 mCi. Los anillos se
insertaron en un motor de un automóvil que trabajó durante 24 horas en condiciones medias, y después se encontró 0.27
μCi de actividad de 60 Co en el filtro de aceite. Calcule la velocidad de desgaste de los anillos de pistón, en mg/año, suponiendo
que todo el metal erosionado fue capturado por el filtro.
Resp. 33 mg/año
21.40. Se cree que una muestra de carbón vegetal, tomada de una fogata en un sitio arqueológico se formó cuando los primeros
pobladores del lugar quemaron madera para cocinar. Una muestra de 100 mg de carbono puro de ese carbón vegetal, encontrado
en 1979, tuvo una velocidad de desintegración de 0.25 cuentas por minuto. ¿Cuántos milenios (1000 años) hace que
creció el árbol que fue quemado y produjo el carbón vegetal? (Ocupe los datos del problema 21.11.)
Resp. Hace 15 milenios
21.41. Todos los minerales de rubidio natural contienen 87 Sr, producto la desintegración beta del 87 Rb. En el rubidio natural, 278
de cada 1000 átomos son de 87 Rb. Se analizó un mineral con 0.85% de rubidio y se encontró que contenía 0.0089% de