Compare as propriedades de partículas
, raios catódicos, prótons, neutrôns e elétrons.
Passo 1
O enunciado pede para comparar as partículas
, raios catódicos, prótons, neutrôns e elétrons em termos de carga elétrica, massa, comportamento em campos elétricos/magnéticos e poder de penetração na matéria. Para resolver, vamos usar conceitos de carga elementar (
), unidades de massa atômica (
), a força de Lorentz
e noções de ionização e atenuação de raios.
Passo 2
Carga elétrica
- Partícula
: cada partícula é um núcleo de hélio com carga
- Raios catódicos: historicamente observados como feixe, hoje sabemos que são elétrons livres, com
- Próton: núcleo de hidrogênio com
- Neutrón: sem carga elétrica,
- Elétron:
Passo 3
Massa
- Partícula
: massa aproximada de
- Raios catódicos (elétron):
- Próton:
- Neutrón:
- Elétron: mesmo
dos raios catódicos.
Passo 4
Desvio em campos elétricos/magnéticos
Pela força de Lorentz, a aceleração depende de
e
.
Pela força de Lorentz, a aceleração
-
: mesmo tendo carga dupla, sua massa é grande desvio pequeno. - Próton: carga simples, massa moderada
desvio moderado-baixo. - Elétron/raios catódicos: carga simples e massa muito pequena
desvio grande. - Neutrón: sem carga
nenhum desvio.
Passo 5
Poder de penetração
Depende de ,
e interação com elétrons do meio:
Depende de
-
: alta carga e massa ionizam fortemente e são paradas em poucos centímetros de ar/papel (baixa penetração). - Elétron/raios catódicos: menor massa e carga simples
penetram mais que , mas são atenuados por poucos milímetros de alumínio (penetração média-baixa). - Próton: maior massa que elétron, carga simples
penetração média, usado em terapias devido ao pico de Bragg. - Neutrón: sem carga, interage por forças nucleares
penetração alta, atravessa espessos blindagens de materiais leves.
Resposta
Segue um quadro resumido:
Partícula | Carga
|
Massa (
|
Desvio em
|
Penetração |
---|---|---|---|---|
|
|
|
Pequeno | Baixa |
Raios catódicos |
|
|
Alto | Média-baixa |
Próton |
|
|
Moderado-baixo | Média |
Neutrón |
|
|
Nenhum | Alta |
Elétron |
|
|
Alto | Média-baixa |