TEMA: SIMULACIÓN BETA
Práctica de Laboratorio de física usando simuladores
Esta práctica de física se realiza utilizando el simulador
Phet desarrollado por la universidad de Colorado, con el hidrógeno 3 y con el carbono 14. la teoria respectiva, ya se desarrolló en clase con los estudiantes.
Se plantea el modelo de la práctica, el cual el estudiante
lo completará de acuerdo a la interrogante propuesta, los objetivos planteados
y cálculos que deban realizarse y la presentación de la misma con tablas y gráficos
TEMA: DESINTEGRACIÓN BETA
OBJETIVOS
Describir el proceso de desintegración beta para el átomo de
hidrógeno.
Describir el proceso de desintegración beta para el átomo de
carbono.
Determinar en forma experimental cuando se
desintegra la mitad de los elementos del átomo del elemento.
CONCEPTOS BÁSICOS
1. Los
átomos inestables de un elemento se desintegran en tiempos diferentes, pero el
promedio de desintegración del 50% se llama semi vida. La semi vida del
hidrógeno H3 es de 12,3 años y la semivida del carbono C14 es 5730 años.
2. La
desintegración beta, se produce por la transformación de un neutrón en un
proton y un electrón.
3. En la desintegración beta se obtiene otro elemento con un número atómico mayor en uno y la misma masa
atómica. en el Carbono 14 se obtendrá el Nitrogeno 14
RECURSOS Y MATERIALES
Lápiz, cuaderno, reglas y otro Material de estudio
Computadora, internet, simulador PhET.
DESARROLLO
OBJETIVO A
DESINTEGRACIÓN DE UN ÁTOMO DE HIDRÓGENO
1. Se
ingresa a la aplicación de simulación de desintegración beta.
a.- Se ubica los diferentes selectores de la simulación de
acuerdo a las indicaciones
b.- Se debe partir de condiciones iniciales pulsar (REPONER
NÚCLEO)
c.- Se pulsa la corrida del simulador en parada.
d.- Se escoge el átomo de hidrógeno (CHOOSE NUCLEUS)
e.- Se escoge la opción para un solo átomo. (SINGLE ATOM)
2. Se pulsa
la corrida del simulador
3. Se
visualiza el paso del tiempo y el tiempo en que se desintegra el átomo.
(PANTALLA DE CORRIDA CON HALF LIFE)
4. Se
compara el tiempo de desintegración con el tiempo de la media vida.
OBJETIVO B
DESINTEGRACIÓN DE CUATRO ÁTOMOS DE HIDRÓGENO
1- Se ubican
los controles del simulador para iniciar el experimento.
a.- selector de corrida en parada.
b.-Se debe partir de condiciones iniciales (REPONER NÚCLEO)
c.- selector de elemento en hidrógeno (CHOOSE NUCLEUS).
d.- selector de elementos en múltiple.( MULTIPLE ATOMS)
2. Se selecciona de la canasta cuatro átomos mediante arrastre.
3. se pulsa la corrida del simulador.
4. se visualiza el paso del tiempo y cuanto se demora cada
átomo para desintegrarse.
5. Se analizan los tiempos de desintegración que tiene cada
átomo.
OBJETIVO C
CÁLCULO DE LA SEMIVIDA
Se tiene que partir para el cálculo de la semivida de un
número par de átomos de hidrógeno.
Si en este experimento se tiene que tomar a cuatro átomos,
lo vamos a realizar con los cuatro tiempos que nos da la práctica indicada en
el video. ( no se tiene en la escala de tiempos indicada, para visualizar con
mayor detalle los tiempos de desintegración)
Átomo tiempo años
1 3
2 3
3 5
4 10
La semivida será el promedio entre los dos primeros
átomos, en los experimentos reales se
trabaja con millones de átomos. Si el primero se desintegró en 3 años y el
segundo también en 3 años, de acuerdo a la visualización la semivida promedio
(svp) será
Svp = ( 3 + 3 ) /2
Svp = 3 años
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
El tiempo de desintegración de los átomos de hidrógeno 3H,
vistos en el simulador, están en tiempos
cercanos a la semivida del elemento, tanto para un átomo como para varios
átomos, en el contexto pueden demorarse en desintegrarse tiempos mucho menores
o mucho mayores.
En el cálculo de la semivida se obtuvo el valor de 3 años,
es un valor muy bajo para comparar con la semivida oficial que es de 12,3 años,
por lo que es recomendable, repetir la
práctica varias veces y con un número mayor de átomos, para ver el valor de la
semivida que cambia y que de repetirlo en el video se demoraría un tiempo
mayor.
En el caso del carbono 14, queda para que lo realice y complete el estudiante.
CONCLUSIONES
Un elemento de acuerdo con las condiciones de su entorno
(temperatura, presión y energías elevadas) y de su estructura (el hidrógeno
tritrio) se desintegra generando un átomo de helio, es obvio que la teoría
indica que se expulsan otras partículas sub atómicas, objetivo no alcanzable en
esta simulación.
El tiempo de desintegración varía para cada átomo, no es un
tiempo fijo, y por eso se trabaja con la semivida.
El cálculo de la semivida se lo realiza en varias
experiencias y con un número elevado de átomos, millones de ellos, en este caso se realizó una sola vez y con solo
cuatro átomos por el tiempo en el video, es deseable que se lo realice varias
veces y con un número mayor de átomos en
el simulador y se obtendrá un valor mas cercano al entregado por los
científicos, es obvio que nunca estos valores de semivida van a ser iguales.
Cuando se ubican varios átomos, el tiempo de la
desintegración no es igual para todos, unos lo realizan antes de la media vida
y otros después de la media vida.
RESUMEN
Se realizó la práctica con el simulador Phet, en el cual se
pudo identificar los procesos de desintegración beta, al ser un simulador
didáctico y sencillo toma en cuenta los procesos mas relevantes de la
desintegración y su comprensión.
Se han desarrollado los objetivos planteados, para el
elemento hidrógeno y queda propuesto para que lo realice el estudiante para el carbono.
BIBLIOGRAFÍA
Libro de 3ros Física BGU. Editorial Don Bosco 2018 Cuenca
Ecuador
SOPORTE
Simulador de la Desintegración Beta PhET. Universidad de
Colorado.
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