1r ciclo masa y energia de enlaze

[Julián]

Cuando los nucleones se unen para fumar un nucleido, la masa de cada uno de los nucleones separados es mayor que cuando forman un nucleido. La variacion de masa es proporcional a la variacion de energia al entorno. Pero ¿que es eso que perdio (masa)?
Al perder masa el nucleido tiene menor inercia, masa inercial, es decir, hay que proporcionarle un menor impulso para que cambie de estado, momento lineal.

saludos

[GNzcuber]

Re: masa y energia de enlaze

Hola julian403,

Piensa que intentas unir dos protones, si las consideramos cargas puntuales separados un radio r tenemos que la fuerza de repulsión viene dada por la ley de Coulomb

$$\dst \bold{F_{1,2}}=k\frac{q_1\cdot q_2}{r^3}\bold{r_{1,2}}$$

Luego, al acercarlos la distancia entre ellos va disminuyendo de manera que la fuerza cuando están juntos tiende a infinito, es decir, que no es posible que dos protones estén juntos o muy próximos como lo están. La gráfica de la energía que se le aplica (trabajo) por un agente externo para intentar unirlas es una hipérbola y corresponde a la energía potencial.

$$\dst U=k\frac{q_1}{r}q_2$$

Pero en cierto momento a una distancia muy pequeña la energía potencial cae bruscamente a números negativos muy por debajo del cero. Ya que la energía que le aportaba el agente externo era positiva significa ésto que ahora la energía potencial la hacen "ellos".

Pero ¿De dónde sacan semejante energía? Se explica con la famosa fórmula de energía en reposo de Einstein.

$$\dst \Delta E=\Delta m\cdot c^2$$

Parte de la masa que tenían los protones se convierte en energía de enlace, la variación de masa se llama defecto de masa.

¡Saludos!

[pod]

Re: masa y energia de enlaze

GNz, antes de Coulomb, tendrías que hablar de la interacción nuclear fuerte. Es la predominante a escala atómica (de hecho, si fuera por Coulomb, los núcleos no podrían existir)

La variacion de masa es proporcional a la variacion de energia al entorno.

¿Qué quieres decir con entorno?

Uno puede pensar perfectamente que el proceso de fusión se produce en el vacío, en una región donde sólo existen los nucleones. No hay entorno que valga. La energía liberada en el proceso se invierte en energía cinética del nuevo núcleo, y quizá en emitir alguna que otra partícula (fotones, probablemente; si hay mucha energía quizá algún mesón).

Pero ¿que es eso que perdio (masa)?
Al perder masa el nucleido tiene menor inercia, masa inercial,

Lo de "masa inercial" y todo eso, olvídate. Es terminología del pasado. La masa es la masa, no te preocupes por esas cosas (aunque si tienes interés, hay varias discusiones sobre ello en el foro).

Puedes pensar en la masa como la "energía necesaria para crear algo". La energía es una especie de moneda, con la que uno puede pagar los cambios Físicos que se producen en la naturaleza. Si uno quiere crear un protón, por ejemplo, tiene que pagar cierto precio energético (su masa). Si además de crearlo, quiere ponerlo en movimiento, tiene que pagar aún más energía (cinética).

Ahora bien, la naturaleza de las interacciones entre nucleones es tal que dos nucleones juntos tienen menos energía que si están separados. Es decir, si juntamos ambas partículas, nos devuelven parte de la energía que nos daban. En nuestra analogía monetaria, al juntar las partículas recuperamos parte de la inversión. Por lo tanto, el precio neto de crear el núcleo es menor que el de crear los nucleones por separado. Y ese "dinero" sobrante (la energía liberada) se puede invertir en producir otros cambios, como mover el nuevo núcleo (energía cinética) o crear otras partículas.

¿Por qué dos nucleones juntos tienen menos energía que separado? Eso no es nuevo, pasa en la mayoría de interacciones. Por ejemplo, la luna tiene menos energía estando en órbita que si estuviera muy lejos de la Tierra (dicho de otra forma, para alejar a la luna habría que darle más energía, ergo estando en órbita tiene menos).

hay que proporcionarle un menor impulso para que cambie de estado, momento lineal.

Piensa que a escala atómica y nuclear, la física Newtoniana que seguramente conoces ya no es válida. Hay que recurrir a la relatividad y a la cuántica. En relatividad, el momento lineal ya no es masa por velocidad, es más complicado. Más que la masa, lo que aparece en la ley de Newton es toda la energía (algo así como $p = m \gamma v = E v/c^2$, si tienes curiosidad). Por lo tanto, es normal que si el sistema ligado tiene menor energía, suela tener menor inercia. Aunque depende de otros factores, tenlo en cuenta.

Si quieres una explicación pedestre, nada rigurosa (pero que nada rigurosa, tomatelo como un ejemplo ilustrativo, no como la realidad): la inercia nos indica la fuerza que debemos aplicar para cambiar la velocidad de algo; pues bien, cada "pieza" de energía necesita la misma fuerza. Luego, cuantas más "piezas de energía" tenga una partícula, mayor inercia tendrá porque la fuerza se repartirá entre más de estas "piezas". La partícula ligada tiene menos "piezas de energía", y por lo tanto, menos inercia. (Repito, es un ejemplo ilustrativo, en el mundo real no existen "piezas de energía" dentro de las partículas).