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Problema resuelto de Física: Radiactividad y desintegraciónSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2017 · Junio · Opción B

Comunitat Valenciana · 2017 · Junio · Opción B
Enunciado
La gráfica de la derecha representa el número de núcleos radiactivos de una muestra en función del tiempo en años. Utilizando los datos de la gráfica, deduce razonadamente el periodo de semidesintegración de la muestra y determina el número de periodos de semidesintegración necesarios para que sólo queden 250 núcleos por desintegrar.
Gráfica del número de núcleos radiactivos (de 0 a 1000) frente al tiempo en años (de 0 a 40). La curva decrece exponencialmente desde 1000 núcleos en t = 0, pasa por unos 500 a los 5 años y por unos 250 a los 10 años, y se acerca a cero hacia los 40 años.
Gráfica del número de núcleos radiactivos (de 0 a 1000) frente al tiempo en años (de 0 a 40). La curva decrece exponencialmente desde 1000 núcleos en t = 0, pasa por unos 500 a los 5 años y por unos 250 a los 10 años, y se acerca a cero hacia los 40 años.
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Resultado
T1/2=5T_{1/2} = 5 años (los núcleos pasan de 1000 a 500 en ese tiempo). Para que queden 250 núcleos hacen falta n=2n = 2 periodos de semidesintegración (N=N0/2nN = N_0/2^n), es decir, 10 años.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

El periodo de semidesintegración es el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los núcleos de una muestra. En la gráfica basta con buscar cuándo el número inicial, 1000, se reduce a la mitad, 500. Después, cada periodo divide los núcleos que quedan entre dos, así que contamos cuántas veces hay que dividir 1000 entre 2 para llegar a 250 (o lo hacemos con la ley de desintegración).
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Desarrollo

Periodo de semidesintegración. En t=0t = 0 hay N0=1000N_0 = 1000 núcleos. En la gráfica, la curva pasa por N=500=N0/2N = 500 = N_0/2 en t=5t = 5 años. Por definición:T1/2=5 an˜osT_{1/2} = 5\ \text{años}Se comprueba con otro tramo: a los 10 años quedan unos 250 núcleos, la mitad de 500, y a los 15 años unos 125. Cada 5 años el número se reduce a la mitad, como corresponde a una desintegración exponencial.

Número de periodos. Tras nn periodos de semidesintegración quedanN=N02n⟹2n=N0N=1000250=4⟹n=2N = \frac{N_0}{2^{n}}\quad\Longrightarrow\quad 2^{n} = \frac{N_0}{N} = \frac{1000}{250} = 4\quad\Longrightarrow\quad n = 2Hacen falta 2 periodos, es decir, t=2 T1/2=10t = 2\,T_{1/2} = 10 años, lo que coincide con la gráfica.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

Explica en palabras qué es el periodo de semidesintegración y señala en la gráfica de dónde sacas el dato: la deducción razonada vale 0,8 puntos.

Comprueba el periodo en un segundo tramo de la curva (de 500 a 250): así demuestras que es constante y evitas una mala lectura.
Paso 1 de 3
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