HS-PS1/PS2 Nuclear processes and matter at scale
Aligned to HS-PS1 — Next Generation Science Standards.
What this lesson teaches
Nuclear changes alter the nucleus of an atom itself, unlike chemical changes that only rearrange atoms. Fission splits a heavy nucleus, fusion joins light nuclei, and radioactive decay releases particles over time, with the strong nuclear force holding nuclei together. These processes release enormous energy because a tiny bit of mass converts to energy.
Worked examples
Example 1
In the sun, hydrogen nuclei fuse into helium, releasing the energy that lights our sky, an example of fusion. On Earth, carbon-14 in a fossil decays at a known rate, so measuring how much is left lets scientists calculate the fossil's age.
Example 2
Fission splits a heavy nucleus and fusion joins light ones, and both release energy because both move toward iron, the most stable nucleus.
Example 3
Half-life is fixed and cannot be sped up. Heat, pressure and chemistry change reaction rates but do not touch nuclear decay.
Practice questions
- How is a nuclear change different from a chemical change?
- Compare fission and fusion in terms of what happens to the nucleus.
- Explain how radioactive decay allows scientists to date a fossil.
Watch the lesson
Every lesson comes with a video taught in English and Spanish — the same video the QR code in the printed workbook opens.
▶ Watch this lessonEn español
HS-PS1/PS2 Procesos nucleares y la materia a escala
Los cambios nucleares alteran el núcleo del átomo en sí mismo, a diferencia de los cambios químicos que solo reorganizan los átomos. La fisión divide un núcleo pesado, la fusión une núcleos ligeros, y la desintegración radiactiva libera partículas con el tiempo; la fuerza nuclear fuerte mantiene unidos a los núcleos. Estos procesos liberan una enorme cantidad de energía porque una pequeña cantidad de masa se convierte en energía.
Ejemplo 1: En el Sol, los núcleos de hidrógeno se fusionan para formar helio, liberando la energía que ilumina nuestro cielo — un ejemplo de fusión. En la Tierra, el carbono-14 de un fósil se desintegra a una tasa conocida, por lo que medir cuánto queda permite a los científicos calcular la edad del fósil.
Ejemplo 2: La fisión parte un núcleo pesado y la fusión une núcleos ligeros, y las dos liberan energía porque las dos se acercan al hierro, el núcleo más estable.
Ejemplo 3: La vida media es fija y no se puede acelerar. El calor, la presión y la química cambian las velocidades de reacción pero no tocan el decaimiento nuclear.
Teach this lesson today
An AI tutor that guides with questions instead of just giving answers — all K–12 core subjects, every child in the family.
Start free — no card required