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.
& I) 92^235 U+ 0^1 n 38^94 Sr+ 54^139 Xe+3 0^1 n+Q & II) 1^2 H+ 1^2 H 2^4 He+Q

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:
92^235U + 0^1n 38^94Sr + 54^139Xe + 3,0^1n + Q
Processo II:
1^2H + 1^2H 2^4He + Q
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 Q = (massa dos rea>=ntes - massa dos produtos) cdot c^2 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 Energia por nuc<=on = Qnúmero total de nuc<=ons 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:
ú

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.

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