8-Qual a energia liberada na reação:
Assumindo massa inicial > massa final.
- É determinada pela diferença de massa convertida em energia via
.
- É liberada como elétrons durante o decaimento.
- É absorvida do ambiente térmico.
- É calculada a partir do número de nêutrons emitidos.
Assumindo massa inicial > massa final.
Passo 1
O enunciado dá a reação de fissão
e pede para escolher qual das alternativas é correta, sabendo que a massa inicial é maior que a massa final. As alternativas são:
- A energia é determinada pela diferença de massa convertida em energia via
. - A energia é liberada como elétrons durante o decaimento.
- A energia é absorvida do ambiente térmico.
- 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
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
onde
é a energia liberada,
é a massa convertida em energia (em kg) e
é a velocidade da luz no vácuo,
. 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
.
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 deem energia por . 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 (
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
. Portanto, calcular
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.