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Enunciado

Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 7.1 - Ex. 78

Em um tipo de reação de fusão nuclear, dois dêuterons se juntam para formar uma partícula alfa. (a) Qual é a energia liberada por esta reação? (b) Quantas reações deste tipo devem ocorrer, por segundo, para que se produza 1   k W de potência?

Passo 1

(a) Um dêuteron é uma partícula formada por um próton e um nêutron (é basicamente um núcleo de hidrogênio acrescido de um próton), e é representado por 2H.

Uma partícula alfa é um núcleo de hélio, formado por dois nêutrons e dois prótons, representada por 4He.

Então para calcular a energia liberada pela reação só precisamos ver a diferença entre a energia de repouso dos dois dêuterons e a energia da partícula alfa:

E l i b = 2 E H - E H e

E podemos consultar essas energias na tabela 7 - 1 :

E l i b = 2 1875,613 - ( 3727,379 )

E l i b = 23,847   M e V

Ou então, expressando em joules:

E l i b = 23,847.10 6   e V   1,6022   .   10 - 19   J e V

E l i b = 3,82   .   10 - 12   J

Passo 2

(b) Se queremos usar reações como essa para produzir 1   k W de potência, ou seja, produzir 1000 joules a cada segundo, de quantas reações vamos precisar por segundo?

n = 10 3 3,82   .   10 12 = 2,62   .   10 14   r e a ç õ e s

Resposta

(a) E l i b = 3,82   .   10 - 12   J .

(b) n = 2,62   .   10 14   r e a ç õ e s .

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