Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 4- Ed: 12º - Capítulo 43.Exercícios - Ex. 73
Considere a reação de fusão
- Estime a barreira de energia calculando a energia potencial eletrostática da repulsão entre os dois núcleos de quando eles se tocam.
- Calcule a energia liberada nessa reação em e joules.
- Calcule a energia liberada por de deutério, lembrando que o gás é diatômico, e compare o resultado com o calor de combustão do hidrogênio, aproximadamente igual a
Passo 1
Olá, tudo bem? Vou ajudar você a resolver essa questão!
Letra a)
A barreira de energia vai ser o potencial eletrostático que há entre dois núcleos de . Para achar essa quantidade, primeiro vamos encontrar o raio do núcleo . Através da equação do livro texto o raio vai ser:
E a distancia de reparação, quando os núcleos se tocam, é igual a duas vezes esse valor! Sacou?
O potencial eletrostático, lá da elétrica, é:
A constante sabemos que vale , a distância de separação é . Agora é só substituir:
E como a resposta está em , devemos lembrar que , então a energia em é:
Passo 2
Letra b)
A energia liberada tem a ver com a variação de massa, certo? então primeiro vou calcular o valor de .
Antes temos . Depois temos uma massa de e mais outra de . Consultando os valores das massas na tabela do livro texto, temos:
E a energia liberada vai ser:
Aqui devemos lembrar que :
Ou em joules (usando a conversão do passo anterior):
Tranquilo? Vamos pro último item então!
Passo 3
Letra c)
Essa energia vale pra quando temos dois núcleos de deutério, mas e quando temos um de moléculas? Putz, daí é muito mais!
Cada reação necessita de dois núcleos . E cada mol de possui moléculas, ou seja, pares de átomos! Então a energia total liberada vai ser a energia liberada em reação multiplicada pelo número de moléculas:
A energia liberada é um milhão de vezes maior, ou seja, seis ordens de grandeza a mais, do que a energia liberada da queima do hidrogênio!
Beleza?
Espero ter ajudado!