18 .( Enem 2022) Estudos apontam que o meteorito que atingiu o céu da Rússia em fevereiro de 2013 liberou uma energia equivalente a 500 quilotoneladas de TNT (trinitrotolueno), cerca de 30 vezes mais forte que a bomba atômica lançada pelos Estados Unidos em Hiroshima, no Japão, em 1945. Os cálculos estimam que o meteorito estava a 19 quilômetros por segundo no momento em que atingiu a atmosfera e que seu brilho era 30 vezes mais intenso do que o brilho do Sol. A energia liberada pelo meteorito ao entrar na atmosfera terrestre é proveniente, principalmente,
A) da queima de combustíveis contidos no meteorito.
B) de reações nucleares semelhantes às que ocorrem no Sol.
C) da energia cinética associada à grande velocidade do meteorito.
D) de reações semelhantes às que ocorrem em explosões nucleares.
E) da queima da grande quantidade de trinitrotolueno presente no meteorito.
A) da queima de combustíveis contidos no meteorito.
B) de reações nucleares semelhantes às que ocorrem no Sol.
C) da energia cinética associada à grande velocidade do meteorito.
D) de reações semelhantes às que ocorrem em explosões nucleares.
E) da queima da grande quantidade de trinitrotolueno presente no meteorito.
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede que escolhamos a origem principal da energia liberada pelo meteorito:
- Energia equivalente a
quilotoneladas de TNT (ou seja, liberou energia correspondente a kt de TNT). - Velocidade do meteorito ao entrar na atmosfera:
quilômetros por segundo. - Brilho observado era
vezes o brilho do Sol.
A pergunta é: a energia liberada é proveniente, principalmente, de qual das alternativas (A), (B), (C), (D) ou (E)?
Passo 2
Primeira ideia: entender se a energia poderia vir de combustíveis ou TNT contidos no meteorito (alternativas A e E).
- Informação útil:
quilotona de TNT corresponde a . Logo, quilotoneladas correspondem a
- Energia específica do TNT:
de TNT libera aproximadamente . - Se quiséssemos obter
por queima/explosão de TNT contido no meteorito, a massa de TNT necessária seria
ou seja, cerca de
(500 milhões de kg = 500 mil toneladas).
- Conclusão deste passo: é totalmente improvável que um meteorito carregasse essa enorme quantidade de TNT ou combustíveis químicos; portanto A e E são descartáveis como explicação principal.
Passo 3
Agora analiso se a energia poderia vir de reações nucleares (alternativas B e D).
- Reações nucleares parecidas com as do Sol (fusão) exigem condições de temperatura, pressão e massa gigantescas — o núcleo do Sol tem milhões de graus e enorme pressão para que fusão ocorra continuamente. Um meteorito típico não tem essas condições nem massa crítica.
- Explosões nucleares (fissão ou fusão em bomba) requerem materiais especiais (isótopos fissíveis, estágio de disparo, configuração crítica) e não são processos espontâneos que ocorram ao entrar na atmosfera em um corpo rochoso normal.
- Conclusão deste passo: é extremamente improvável que as reações nucleares sejam a fonte principal da energia aqui; B e D também podem ser descartadas.
Passo 4
Resta a opção que envolve energia cinética (alternativa C). Vou explicar e calcular para ver se faz sentido quantitativo.
- Conceito chave: energia cinética de um corpo em movimento é dada pela fórmula
onde
é a massa do corpo (em kg) e
é a velocidade (em m/s).
- Aqui sabemos
(aproximadamente ) e ( ). Posso estimar a massa necessária para que a energia cinética corresponda à energia liberada:
- Calculemos
:
- Calculemos
:
- Agora a massa:
- Interpretando: isso é cerca de
(aproximadamente toneladas). Essa ordem de massa é totalmente plausível para um meteoro de porte que produz um efeito como o descrito (por comparação, estimativas do meteoro de Chelyabinsk são da ordem de kg).
Passo 5
Conectando física e observação (brilho):
- Quando um meteoro entra na atmosfera a altíssima velocidade, sua energia cinética é rapidamente convertida em calor, luz e onda de choque por atrito do ar e compressão do ar adiante do objeto, além da fragmentação do corpo. Isso explica o brilho intenso (até dezenas de vezes o brilho do Sol em curto período) e a liberação súbita de energia.
- Resumo didático: alta velocidade
alta energia cinética pela fórmula . A desaceleração brusca transforma essa energia em calor e luz. Não é necessária nem plausível a presença massiva de combustíveis químicos nem reações nucleares para explicar a energia observada.
Resposta
C