Introduce los tres datos que conoces de la cantidad inicial N₀, la cantidad restante N(t), el tiempo transcurrido t y la semivida t½. Se calcula el que has dejado en blanco, junto con la constante de desintegración λ y la vida media τ. La ecuación de abajo está vinculada a los campos, así que también puedes escribir los números directamente en ella.
Índice
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Qué puedes hacer en esta página
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¿Para qué sirve este cálculo?
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Cómo usar
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Fórmulas y gráficos
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Símbolos y términos
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Qué conviene saber de antemano
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Cómo calcularlo con Excel
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Cómo calcularlo con Hojas de cálculo de Google
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Cómo calcularlo con Python
-
La fórmula en LaTeX y otras notaciones matemáticas (para copiar)
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Cómo pedirle a ChatGPT que haga el cálculo
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Las ventajas de DataChef
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Funciones relacionadas
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Todas las calculadoras de NumberChef
Qué puedes hacer en esta página
- Introduce tres de estos datos: la cantidad inicial \(N_0\), la cantidad restante \(N(t)\), el tiempo transcurrido \(t\) y la semivida \(t_{1/2}\), y se calcula el que has dejado en blanco
- Se muestran a la vez la constante de desintegración \(\lambda\) y la vida media \(\tau\)
- Un gráfico con una marca en cada semivida muestra cómo la cantidad se reduce a la mitad una y otra vez (decrecimiento exponencial)
- En esta misma página encontrarás también una explicación sencilla de las fórmulas y las fórmulas listas para copiar en Excel, Hojas de cálculo de Google y Python
¿Para qué sirve este cálculo?
Los seres vivos incorporan carbono 14, que es radiactivo. Tras la muerte, esa incorporación se detiene y el carbono 14 disminuye con una semivida de unos 5730 años. Si un trozo de madera de un yacimiento antiguo conserva el 25 % del carbono 14 que tenía cuando estaba vivo, se estima que tiene \(5730 \times \ln 4 \div \ln 2 = 11.460\) años (2 semividas).
Muchas de las dataciones de «hace miles de años» de yacimientos y objetos antiguos que aparecen en los libros de texto se basan en este cálculo.
El tecnecio-99m, usado en las gammagrafías de los hospitales, tiene una semivida de unas 6 horas. Por ejemplo, 24 horas después de una prueba ha bajado a \((1/2)^{24/6} = (1/2)^4 = 1/16\), es decir, al 6,25 %.
En medicina se eligen isótopos de semivida corta porque disminuyen rápidamente en el cuerpo (en la realidad, el cuerpo también los elimina, así que la seguridad se juzga con los criterios de los organismos expertos).
La rapidez con la que un fármaco sale de la sangre también se describe con su semivida. Por ejemplo, si la cafeína tiene una semivida de 4 horas, la cafeína de unos dos cafés (200 mg) baja a \(200 \times (1/2)^{3} = 25\) mg tras 12 horas.
Las semividas varían mucho de una persona a otra, y las decisiones sobre medicamentos deben seguir las indicaciones de tu médico o farmacéutico. Aun así, los números muestran por qué un café a última hora del día puede afectar a tu sueño.
El yodo-131, que aparece a menudo en las noticias sobre accidentes nucleares, tiene una semivida de unos 8 días. Tras 80 días (10 semividas) baja a \((1/2)^{10} = 1/1024\), alrededor del 0,1 %. El cesio-137, con una semivida de unos 30 años, todavía conserva \(1/8\) (12,5 %) tras 90 años.
Cuando entiendes que «semivida corta = se apaga rápido; semivida larga = permanece mucho tiempo», puedes comprobar tú mismo los números de las noticias.
En los residuos radiactivos de la energía nuclear y de otras fuentes, el tiempo que deben permanecer aislados y controlados se planifica a partir de las semividas de los isótopos que contienen. Por ejemplo, esta fórmula muestra que el cesio-137, con una semivida de 30 años, necesita unas 10 semividas (unos 300 años) para bajar a casi 1/1000.
El mismo cálculo de esta página está en la base de los planes de gestión que abarcan muchas generaciones.
Fórmulas y gráficos
Símbolos y términos
Símbolos
| \(N_0\) | ene cero | La cantidad inicial, la cantidad en el momento en que empiezas a contar el tiempo (\(t = 0\)). (Ejemplo: si al principio hay 100 g, \(N_0 = 100\)) |
| \(N(t)\) | ene de te | La cantidad restante, la cantidad que queda después de pasar el tiempo \(t\). Se escribe así porque es una función de \(t\) (su valor depende de \(t\)). |
| \(t\) | te | El tiempo transcurrido, el tiempo que tarda en pasar de la cantidad inicial a la restante. Usa la misma unidad que la semivida. |
| \(t_{1/2}\) | te un medio (semivida) | La semivida, el tiempo que tarda la cantidad en reducirse exactamente a la mitad. Cada sustancia tiene su propio valor, y es el mismo se empiece a medir cuando se empiece. |
| \(\lambda\) | lambda | La constante de desintegración, la fracción que se desintegra por cada unidad de tiempo muy corta. Se calcula con \(\lambda = \ln 2 \div t_{1/2}\). |
| \(\tau\) | tau | La vida media, el tiempo medio hasta que se desintegra un átomo. Se calcula con \(\tau = 1 \div \lambda = t_{1/2} \div \ln 2\). |
| \(\ln x\) | logaritmo neperiano de x | El logaritmo neperiano, el logaritmo de base \(e\) (aprox. 2,718). Indica «\(e\) elevado a qué número da \(x\)». En una calculadora científica se usa la tecla ln y, en Excel, la función LN. |
Términos
| semivida (periodo de semidesintegración) | El tiempo que tarda una cantidad en reducirse exactamente a la mitad. En una sustancia radiactiva es el tiempo que tarda en reducirse a la mitad el número de átomos (la intensidad de la radiactividad) y, en un fármaco, el tiempo que tarda en reducirse a la mitad su nivel en sangre. La cantidad se reduce a la mitad en cada intervalo de tiempo igual (la mitad, un cuarto, un octavo, etc.). |
| decrecimiento exponencial | Una disminución con una rapidez proporcional a la cantidad que queda. Es rápida al principio y se hace más lenta cuanto menos queda. Solo las cantidades que disminuyen así tienen una semivida constante. |
| desintegración radiactiva | El proceso en el que un núcleo inestable emite radiación y se transforma en otro núcleo. El momento en que se desintegra cada átomo es aleatorio, pero un gran número de átomos disminuye de forma regular según la semivida. |
| constante de desintegración | Una constante que indica qué fracción de los átomos que quedan se desintegra por cada unidad de tiempo muy corta. Va de la mano de la semivida. Si conoces una, puedes calcular la otra. |
| vida media | El tiempo hasta que se desintegra un átomo, promediado sobre muchos átomos. Es unas 1,44 veces la semivida. (En algunos textos, «vida media» se usa como sinónimo de semivida; en esta página es el valor \(\tau\).) |
| logaritmo neperiano (logaritmo natural) | El logaritmo de base \(e\) (aprox. 2,718, el número de Euler). Es adecuado para los cálculos sobre la rapidez de crecimiento y de decrecimiento, y aparece en las fórmulas de la semivida y de la constante de desintegración. |
| exponente | Un número que indica cuántas veces se multiplica el mismo número, como el 3 arriba a la derecha de \(2^3\). En la fórmula de la semivida, el número de veces que se reduce a la mitad, \(t / t_{1/2}\), es el exponente. |
Qué conviene saber de antemano
Esto es lo que te ayuda a usar el cálculo de esta página comprendiéndolo de verdad y no solo pulsando el botón.
| Fracciones y reducción a la mitad repetida (4.º y 5.º de Primaria, 9-11 años) |
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| Potencias y exponentes (6.º de Primaria y 1.º de ESO, 11-13 años) |
|
| Ampliar los exponentes (4.º de ESO y 1.º de Bachillerato, 15-17 años) |
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| Logaritmos (4.º de ESO y 1.º de Bachillerato, 15-17 años) |
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Cómo calcularlo con Excel
| Cantidad inicial N0 | 100 |
| Tiempo transcurrido t | 10 |
| Semivida t1/2 | 5 |
| Cantidad restante N(t) | =B1*POTENCIA(1/2;B2/B3) |
| Cantidad inicial N0 | 100 |
| Cantidad restante N(t) | 25 |
| Tiempo transcurrido t | 10 |
| Semivida t1/2 | =B3*LN(2)/LN(B1/B2) |
| Cantidad inicial N0 | 100 |
| Cantidad restante N(t) | 25 |
| Semivida t1/2 | 5 |
| Tiempo transcurrido t | =B3*LN(B1/B2)/LN(2) |
| Semivida t1/2 | 5 |
| Constante de desintegración λ | =LN(2)/B1 |
| Vida media τ | =B1/LN(2) |
«POTENCIA(1/2; B2/B3)» es la función de potencia que multiplica por 1/2 tantas veces como (tiempo transcurrido ÷ semivida), y «LN» da el logaritmo neperiano (ln).
Por ejemplo, B4 muestra 25 en la primera tabla (100 g se convierten en 25 g en 10 años) y 5 en la segunda (una semivida de 5 años). Solo tienes que cambiar los números de la columna B por los tuyos.
Cómo calcularlo con Hojas de cálculo de Google
| Cantidad inicial N0 | 100 |
| Tiempo transcurrido t | 10 |
| Semivida t1/2 | 5 |
| Cantidad restante N(t) | =B1*POTENCIA(1/2;B2/B3) |
| Cantidad inicial N0 | 100 |
| Cantidad restante N(t) | 25 |
| Tiempo transcurrido t | 10 |
| Semivida t1/2 | =B3*LN(2)/LN(B1/B2) |
| Cantidad inicial N0 | 100 |
| Cantidad restante N(t) | 25 |
| Semivida t1/2 | 5 |
| Tiempo transcurrido t | =B3*LN(B1/B2)/LN(2) |
| Semivida t1/2 | 5 |
| Constante de desintegración λ | =LN(2)/B1 |
| Vida media τ | =B1/LN(2) |
Cómo calcularlo con Python
import math
initial_quantity = 100.0 # cantidad inicial N0
remaining_quantity = 25.0 # cantidad restante N(t)
elapsed_time = 10.0 # tiempo transcurrido t
# semivida t1/2 = t × ln2 ÷ ln(N0 ÷ N(t))
half_life = elapsed_time * math.log(2) / math.log(initial_quantity / remaining_quantity)
decay_constant = math.log(2) / half_life # constante de desintegración λ
mean_lifetime = half_life / math.log(2) # vida media τ
print(f"Semivida: {half_life}")
print(f"Constante de desintegración: {decay_constant}")
print(f"Vida media: {mean_lifetime}")
# Comprobación: cantidad restante N(t) = N0 × (1/2)^(t/t1/2)
remaining = initial_quantity * 0.5 ** (elapsed_time / half_life)
print(f"Comprobación (cantidad restante): {remaining}")
La fórmula en LaTeX y otras notaciones matemáticas (para copiar)
N(t) = N₀ × (1/2)^(t/t½)
N(t) = N_0 \left(\frac{1}{2}\right)^{t/t_{1/2}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>N</mi><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo>
<mo>=</mo>
<msub><mi>N</mi><mn>0</mn></msub>
<msup>
<mrow><mo>(</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>)</mo></mrow>
<mrow><mi>t</mi><mo>/</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msub></mrow>
</msup>
</mrow>
</math>
N(t) = N_0 (1/2)^(t/t_(1/2))
n0*(1/2)^(t/thalf)
Nt := n0*(1/2)^(t/thalf);
Nt = n0*(1/2)^(t/thalf);
N(t) = N_0 (1/2)^(t/t_(1/2))
t½ = t × ln 2 ÷ ln(N₀/N(t))
t_{1/2} = \dfrac{t \ln 2}{\ln(N_0 / N(t))}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>t</mi><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>t</mi><mo>⁢</mo><mi>ln</mi><mo>⁡</mo><mn>2</mn></mrow>
<mrow><mi>ln</mi><mo>⁡</mo><mo>(</mo><msub><mi>N</mi><mn>0</mn></msub><mo>/</mo><mi>N</mi><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo><mo>)</mo></mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
t_(1/2) = (t ln 2)/(ln(N_0//N(t)))
t*Log[2]/Log[n0/nt]
thalf := t*ln(2)/ln(n0/nt);
thalf = t*log(2)/log(n0/nt);
t_(1/2) = t ln(2)/ln(N_0/N(t))
λ = ln 2 ÷ t½
\lambda = \dfrac{\ln 2}{t_{1/2}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>λ</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>ln</mi><mo>⁡</mo><mn>2</mn></mrow>
<msub><mi>t</mi><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msub>
</mfrac>
</mrow>
</math>
lambda = (ln 2)/t_(1/2)
Log[2]/thalf
lambda := ln(2)/thalf;
lambda = log(2)/thalf;
λ = ln(2)/t_(1/2)
τ = t½ ÷ ln 2
\tau = \dfrac{1}{\lambda} = \dfrac{t_{1/2}}{\ln 2}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>τ</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub><mi>t</mi><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msub>
<mrow><mi>ln</mi><mo>⁡</mo><mn>2</mn></mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
tau = t_(1/2)/(ln 2)
thalf/Log[2]
tau := thalf/ln(2);
tau = thalf/log(2);
τ = t_(1/2)/ln(2)
Cómo pedirle a ChatGPT que haga el cálculo
Eres un asistente para problemas de semivida. Haz los cálculos siguientes ejecutando realmente código de Python y basa tu respuesta únicamente en los números del resultado de la ejecución (no respondas con cálculo mental ni con suposiciones). Una sustancia radiactiva empieza con 100 g y, tras 10 años, se ha reducido a 25 g. Supón que sigue un decrecimiento exponencial, N(t) = N0 × (1/2)^(t / semivida). Halla cada uno de estos valores: 1. La semivida de esta sustancia 2. La constante de desintegración λ (= ln2 ÷ semivida) 3. La vida media τ (= semivida ÷ ln2) 4. La cantidad que queda 20 años después del inicio Muestra las fórmulas que has usado y los números del resultado de la ejecución.
Cómo usar
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1Introduce los númerosEscribe en los campos los números con los que quieres calcular
-
2CalculaHaz clic en el botón «Calcular»
-
3Consulta el resultadoEl resultado aparece al instante. En la misma página también encontrarás el desarrollo del cálculo y la explicación de la fórmula
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