a) Calcule a energia (Mev) por nucleon liberada em cada um dos seguintes processos abaixo. b) Qual dos processos é mais rentável energeticamente? Explique a sua resposta.
Passo 1
Então, vamos lá! O exercício que você me passou é sobre calcular a energia liberada em reações nucleares e identificar qual delas é mais “rentável” em termos de energia. Isso envolve conceitos de física nuclear, especialmente sobre a energia de ligação por nucleon. Para resolver, vamos precisar entender como calcular a diferença de massa entre reagentes e produtos e converter essa diferença em energia usando a famosa equação de Einstein,
.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as reações apresentadas:
Processo I:
Processo II:
Nos dois casos, estamos lidando com reações nucleares que envolvem a quebra ou combinação de núcleos atômicos, resultando na liberação de energia
.
Passo 3
Para calcular a energia liberada
em cada processo, usamos a diferença de massa entre os reagentes e os produtos:
Onde:
-
é a velocidade da luz ( ) - As massas devem estar em unidades compatíveis, como unidades de massa atômica (u), onde
Passo 4
Vamos calcular
para cada processo:
Processo I:
Reagentes:
Produtos:
Precisamos das massas de cada um desses núcleos. Supondo que temos os valores das massas, podemos calcular a diferença de massa.
Processo II:
Reagentes:
Produtos:
Da mesma forma, usamos as massas dos deutérons (
) e do hélio-4 (
) para encontrar
.
Passo 5
Após encontrar
para cada processo, calculamos a energia por nucleon dividindo
pelo número total de nucleons envolvidos na reação.
Para o Processo I, o número total de nucleons é 236 (235 de urânio + 1 de nêutron).
Para o Processo II, são 4 nucleons (2 deutérios).
Então, a energia por nucleon será:
Passo 6
Finalmente, com os valores de energia por nucleon calculados para ambos os processos, comparamos qual deles libera mais energia por nucleon, ou seja, qual é mais “rentável” energeticamente.
Resposta
Após os cálculos, encontramos que:
- Processo I libera aproximadamente
. - Processo II libera aproximadamente
.
Comparando os dois, o Processo II é mais rentável energeticamente, pois libera mais energia por nucleon. Isso significa que, por cada parte do núcleo envolvida na reação, o Processo II gera mais energia, tornando-o mais eficiente em termos energéticos.