Problema 4 · Física PAU Andalucía Examen F 2020

a) i) Defina energía de enlace nuclear. Escriba la expresión correspondiente al principio de equivalencia masa-energía y explique su significado.

Solución: La energía de enlace nuclear es la energía liberada cuando los nucleones constituyentes (protones y neutrones) se unen para formar un núcleo, o equivalentemente, la energía que habría que suministrar para separar completamente los nucleones del núcleo hasta dejarlos libres e inmóviles. Principio de equivalencia masa-energía: $$E = m\,c^2$$ Significado: Establece que la masa y la energía son formas equivalentes de una misma entidad física, de modo que una variación de masa $\Delta m$ implica una variación proporcional de energía $\Delta E = \Delta m\,c^2$. En las reacciones nucleares, la pérdida de masa (defecto de masa) se transforma en energía liberada.

a) ii) ¿Qué magnitud nos permite comparar la estabilidad nuclear? Defínala y escriba su expresión de cálculo.

Solución: Energía de enlace por nucleón: $$E_n = \frac{E_b}{A}$$ Definición: Es el cociente entre la energía de enlace total del núcleo ($E_b$) y su número másico ($A$, número total de nucleones). Representa la energía media necesaria para arrancar un nucleón del núcleo. Cuanto mayor es el valor de $E_b/A$, más estable es el núcleo (alcanzando su máximo en torno al $^{56}\text{Fe}$).