8-Qual a energia liberada na reação:
{ }^{238} \mathrm{U}+\mathrm{n} \rightarrow \mathrm{Ba}+\mathrm{Kr}+3 \mathrm{n}+\Delta \mathrm{E}
Assumindo massa inicial > massa final.
  1. É determinada pela diferença de massa convertida em energia via \Delta E=\Delta m \times c^{2}.
  2. É liberada como elétrons durante o decaimento.
  3. É absorvida do ambiente térmico.
  4. É calculada a partir do número de nêutrons emitidos.

Passo 1

O enunciado dá a reação de fissão
{}^{238}\mathrm{U} + \mathrm{n} \rightarrow \mathrm{Ba} + \mathrm{Kr} + 3\mathrm{n} + \Delta E
e pede para escolher qual das alternativas é correta, sabendo que a massa inicial é maior que a massa final. As alternativas são:
  1. A energia é determinada pela diferença de massa convertida em energia via \Delta E=\Delta m \times c^{2}.
  2. A energia é liberada como elétrons durante o decaimento.
  3. A energia é absorvida do ambiente térmico.
  4. A energia é calculada a partir do número de nêutrons emitidos.

Passo 2

Vamos entender o que significa “massa inicial > massa final”. Definimos a diferença de massa (defeito de massa) como
\Delta m = m_{\text{inicial}} - m_{\text{final}}.
A teoria da relatividade de Einstein diz que massa e energia são equivalentes, e a relação entre a massa perdida e a energia liberada é
\Delta E = \Delta m\,c^{2},
onde \Delta E é a energia liberada, \Delta m é a massa convertida em energia (em kg) e c é a velocidade da luz no vácuo, \;c \approx 3\times 10^{8}\\ \mathrm{m/s}. Essa é a maneira fundamental de calcular a energia liberada em reações nucleares: calcula-se a massa total dos reagentes, subtrai-se a massa total dos produtos, e converte-se essa diferença em energia com c^{2}.

Passo 3

Por que a alternativa 1 faz sentido aqui? Na fissão nuclear a soma das massas dos fragmentos (núcleos de bário, criptônio, nêutrons, etc.) é menor que a massa do núcleo original mais o nêutron incidente. A “massa que desaparece” corresponde a aumento da energia de ligação dos produtos e aparece energeticamente na forma de:
  • energia cinética dos fragmentos pesados,
  • energia cinética dos nêutrons emitidos,
  • radiação gama,
    entre outras formas. Tudo isso vem da conversão de \Delta m em energia por c^{2}. Portanto a alternativa 1 descreve corretamente o princípio.

Passo 4

Por que a alternativa 2 está errada? Ela afirma que a energia é liberada como elétrons durante o decaimento. Elétrons (partículas beta) podem aparecer em certos decaimentos radioativos (decaimento beta), mas a fissão em si libera principalmente energia cinética dos fragmentos e nêutrons e raios gama. Elétrons não são a forma principal de energia liberada na fissão imediata; logo, a alternativa 2 é incorreta.

Passo 5

Por que a alternativa 3 está errada? Dizer que a energia é absorvida do ambiente térmico significaria que a reação é endotérmica (consome energia). O enunciado já indica que a massa inicial é maior que a massa final, o que implica que há massa transformada em energia e, portanto, a reação libera energia (exotérmica). Assim, a energia não é absorvida do ambiente — é liberada pela própria reação. Alternativa 3 está errada.

Passo 6

Por que a alternativa 4 está errada? O número de nêutrons emitidos ( 3 neste caso) influencia a partícula finalização e a multiplicidade do processo, mas não é a forma correta de calcular a energia total liberada. Você poderia, empiricamente, associar uma energia média por nêutron emitido em certos contextos, mas a origem fundamental da energia é o defeito de massa \Delta m. Portanto, calcular \Delta E apenas a partir do número de nêutrons emitidos não é o método correto e não garante o valor correto da energia liberada. Alternativa 4 está incorreta.

Resposta

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