Problema resuelto de Física: Núcleo atómico y reacciones nuclearesSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2019 · Julio · Opción B

Conservación del número másico y del atómico. Escribimos $X$ como ${}^{A}_{Z}X$:$$20 = 16 + A\ \Longrightarrow\ A = 4\qquad\qquad 10 = 8 + Z\ \Longrightarrow\ Z = 2$$Identificación. Un núcleo con $Z = 2$ (dos protones) y $A = 4$ (cuatro nucleones: dos protones y dos neutrones) es un núcleo de helio-4, es decir, una partícula alfa:$${}^{20}_{10}\text{Ne} \rightarrow {}^{16}_{8}\text{O} + {}^{4}_{2}\text{He}$$Energía por núcleo en julios. $1\,\text{eV}$ es la energía que gana una carga elemental al atravesar $1\,\text{V}$, así que $1\,\text{eV} = 1{,}6\cdot10^{-19}\,\text{J}$ y $1\,\text{MeV} = 1{,}6\cdot10^{-13}\,\text{J}$:$$E_1 = 4{,}7\cdot10^{6}\cdot 1{,}6\cdot10^{-19} = 7{,}52\cdot10^{-13}\,\text{J}$$Energía para un mol. Un mol contiene $N_A$ núcleos:$$E = N_A\,E_1 = 6\cdot10^{23}\cdot 7{,}52\cdot10^{-13} = 4{,}51\cdot10^{11}\,\text{J}$$Interpretación. La reacción es endotérmica: la masa de los productos es mayor que la del neón y esa diferencia la aporta la energía de la contracción del núcleo de la estrella (en forma de fotones muy energéticos). Para $20\,\text{g}$ de neón hacen falta unos $450\,000$ millones de julios.