Problema 4 · Física PAU Andalucía Examen B 2020

a) Dibuje de forma aproximada la gráfica que representa la energía de enlace por nucleón en función del número másico e indique, razonadamente, a partir de ella, dónde están favorecidos energéticamente los procesos de fusión y fisión nuclear.

Solución: Gráfica de $E_b/A$ (eje vertical, típicamente en MeV/nucleón) frente al número másico $A$ (eje horizontal): - Muestra un fuerte crecimiento para núcleos ligeros ($A < 20$) con algunos picos ($^4\text{He}$, $^{12}\text{C}$, $^{16}\text{O}$). - Alcanza un máximo ancho en torno a $A \approx 56$ ($^{56}\text{Fe}$) con un valor de aproximadamente $8{,}8\text{ MeV/nucleón}$. - Desciende suave y progresivamente para núcleos pesados hasta unos $7{,}6\text{ MeV/nucleón}$ en el $^{238}\text{U}$. Razonamiento: - Fusión nuclear: Favorecida para núcleos ligeros ($A \ll 56$). Al unirse núcleos ligeros para formar uno más pesado, la energía de enlace por nucleón aumenta considerablemente, desprendiéndose gran cantidad de energía. - Fisión nuclear: Favorecida para núcleos muy pesados ($A \gg 56$). Al escindirse un núcleo pesado en dos intermedios, los productos tienen mayor energía de enlace por nucleón que el núcleo original, liberándose energía.

Razonamiento de los procesos de fusión y fisión

Solución: Los procesos que aumentan la energía de enlace por nucleón liberan energía. La fusión está favorecida en núcleos ligeros ($A < 56$) y la fisión en núcleos muy pesados ($A > 56$).