Compare as propriedades de partículas alpha, raios catódicos, prótons, neutrôns e elétrons.

Passo 1

O enunciado pede para comparar as partículas alpha, 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 ( e), unidades de massa atômica ( u), a força de Lorentz vec F=q(vec E+vec vtimesvec B) 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 alpha: massa aproximada de
malpha=4,00;uapprox6,64times10^-27,kg
  • Raios catódicos (elétron):
mrm RC=me=5,49times10^-4;uapprox9,11times10^-31,kg
  • Próton:
mp=1,0073;uapprox1,67times10^-27,kg
  • Neutrón:
mn=1,0087;uapprox1,67times10^-27,kg
  • Elétron: mesmo me dos raios catódicos.

Passo 4

Desvio em campos elétricos/magnéticos
Pela força de Lorentz, a aceleração vec a=vec F/m depende de q e m.
  • alpha: mesmo tendo carga dupla, sua massa é grande to desvio pequeno.
  • Próton: carga simples, massa moderada to desvio moderado-baixo.
  • Elétron/raios catódicos: carga simples e massa muito pequena to desvio grande.
  • Neutrón: sem carga to nenhum desvio.

Passo 5

Poder de penetração
Depende de q, m e interação com elétrons do meio:
  • alpha: alta carga e massa to ionizam fortemente e são paradas em poucos centímetros de ar/papel (baixa penetração).
  • Elétron/raios catódicos: menor massa e carga simples to penetram mais que alpha, mas são atenuados por poucos milímetros de alumínio (penetração média-baixa).
  • Próton: maior massa que elétron, carga simples to penetração média, usado em terapias devido ao pico de Bragg.
  • Neutrón: sem carga, interage por forças nucleares to penetração alta, atravessa espessos blindagens de materiais leves.

Resposta

Segue um quadro resumido:
Partícula Carga q Massa ( u) Desvio em E/ B Penetração
alpha +2e 4,00 Pequeno Baixa
Raios catódicos -e 5,49times10^-4 Alto Média-baixa
Próton +e 1,0073 Moderado-baixo Média
Neutrón 0 1,0087 Nenhum Alta
Elétron -e 5,49times10^-4 Alto Média-baixa

Exercícios relacionados