FísicaFácil1 pts

Radiactividad y desintegración

Castilla y León · 2021 · Junio
Enunciado
Un dispositivo usado en radioterapia contiene 0,20 g0{,}20\ \text{g} de 60Co^{60}\text{Co}, emisor gamma de semivida (período de semidesintegración) 5,275{,}27 años. ¿Cuánto tiempo debe pasar para que se desintegre el 25% del cobalto inicial?
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Resultado
  t=T1/2 ln⁡(4/3)ln⁡2=2,19 an˜os  \boxed{\;t = T_{1/2}\,\frac{\ln(4/3)}{\ln 2} = 2{,}19\ \text{años}\;}
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Estrategia

Si se desintegra el 25 %, queda sin desintegrar el 75 %. La ley de desintegración, N=N0 e−λtN = N_0\,e^{-\lambda t}, con λ=ln⁡2/T1/2\lambda = \ln 2/T_{1/2}, da el tiempo tomando logaritmos. Solo importa la fracción que queda: la masa inicial de 0,20 g0{,}20\ \text{g} no hace falta.
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Desarrollo

Constante de desintegración:λ=ln⁡2T1/2=0,6935,27 an˜os=0,132 an˜os−1\lambda = \frac{\ln 2}{T_{1/2}} = \frac{0{,}693}{5{,}27\ \text{años}} = 0{,}132\ \text{años}^{-1}Queda el 75 % de los núcleos (y de la masa) iniciales:NN0=e−λt=0,75⟹t=ln⁡(1/0,75)λ=T1/2 ln⁡(4/3)ln⁡2\frac{N}{N_0} = e^{-\lambda t} = 0{,}75\quad\Longrightarrow\quad t = \frac{\ln(1/0{,}75)}{\lambda} = T_{1/2}\,\frac{\ln(4/3)}{\ln 2}t=5,27⋅0,28770,6931=2,19 an˜ost = 5{,}27\cdot\frac{0{,}2877}{0{,}6931} = 2{,}19\ \text{años}Tiene sentido: es menos de una semivida, porque en una semivida se desintegraría el 50 %. Entonces quedarán 0,75⋅0,20=0,15 g0{,}75\cdot 0{,}20 = 0{,}15\ \text{g} de cobalto-60.
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Consejo

«Se desintegra el 25 %» significa que queda el 75 %: en la ley va N/N0=0,75N/N_0 = 0{,}75, no 0,250{,}25.

Si das el tiempo en años, deja λ\lambda en años⁻¹: no hace falta pasar a segundos.
Paso 1 de 3
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