Complete as seguintes reações e calcule o Q da reação:
-
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-
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-
-
;
-
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre reações nucleares! A gente vai completar as reações que foram dadas e calcular o valor de
para cada uma delas. Para isso, vamos precisar entender como balancear as reações nucleares e como calcular a energia liberada ou absorvida nessas reações usando a fórmula do
. Vamos lá!
Passo 2
Vamos começar com a primeira reação:
.
Completar a reação:
- Temos um núcleo de hélio-4 (
) recebendo um próton ( ) e produzindo um deutério ( ). - Precisamos descobrir o que mais está envolvido na reação.
Balanciando os nucleons:
- À esquerda:
nucleons. - À direita:
nucleons do deutério. - Falta:
nucleons, que formam um tritônio ( ).
Portanto, a reação completa é:
Calcular o
:
-
representa a energia liberada ou absorvida na reação. - Fórmula:
- Precisamos das massas dos núcleos envolvidos:
-
: 4.002603 u -
: 1.007276 u -
: 2.013553 u -
: 3.016049 u
-
Calculando:
Resultado: A reação absorve aproximadamente 18.38 MeV.
Passo 3
Agora vamos para a segunda reação:
.
Completar a reação:
- Núcleo de berílio-9 (
) recebe uma partícula alfa ( , que é ) e emite um nêutron ( ). - Precisamos descobrir o núcleo produto.
Balanciando os nucleons:
- À esquerda:
nucleons. - À direita:
nêutron + nucleons. - Portanto, o núcleo produto tem
nucleons, que é carbono-12 ( ).
Reação completa:
Calcular o
:
- Precisa das massas:
-
: 9.012182 u -
: 4.002603 u -
: 12.000000 u -
: 1.008665 u
-
Calculando:
Resultado: A reação libera aproximadamente 5.70 MeV.
Passo 4
Vamos para a terceira reação:
.
Completar a reação:
- Núcleo de nitrogênio-14 (
) recebe um nêutron ( ) e emite um próton ( ). - Precisamos determinar o núcleo produto.
Balanciando os nucleons:
- À esquerda:
nucleons. - À direita:
próton + nucleons. - O núcleo produto é carbono-14 (
).
Reação completa:
Calcular o
:
- Massas:
-
: 14.003074 u -
: 1.008665 u -
: 14.003242 u -
: 1.007276 u
-
Calculando:
Resultado: A reação libera aproximadamente 1.14 MeV.
Passo 5
Agora, a quarta reação:
.
Completar a reação:
- Núcleo de índio-115 (
) recebe um deutão ( , que é ) e emite um próton ( ). - Precisamos encontrar o núcleo produto.
Balanciando os nucleons:
- À esquerda:
nucleons. - À direita:
próton + nucleons. - O núcleo produto é antimônio-116 (
).
Reação completa:
Calcular o
:
- Massas:
-
: 114.903878 u -
: 2.014102 u -
: 115.902878 u -
: 1.007276 u
-
Calculando:
Resultado: A reação libera aproximadamente 7.31 MeV.
Passo 6
Finalmente, a quinta reação:
.
Completar a reação:
- Núcleo de chumbo-207 (
) é atingido por um fóton ( ) e emite um nêutron ( ). - Precisamos encontrar o núcleo produto.
Balanciando os nucleons:
- À esquerda:
nucleons. - À direita:
nêutron + nucleons. - O núcleo produto é chumbo-206 (
).
Reação completa:
Calcular o
:
- Massas:
-
: 207.976652 u -
: 0 u (fótons não têm massa de repouso) -
: 206.975879 u -
: 1.008665 u
-
Calculando:
Resultado: A reação absorve aproximadamente 7.35 MeV.
Resposta
Aqui estão as reações completadas com seus respectivos valores de
:
Os valores positivos de
indicam que a reação libera energia, enquanto os negativos mostram que a reação absorve energia.
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