viernes, 24 de abril de 2020

DESINTEGRACIÓN BETA - SIMULADOR PhET

Estudiantes de la asignatura de Física de 3ro A BI y 3ros B, C, D, E y F

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.


No hay comentarios:

Publicar un comentario