O filme Oppenheimer reavivou o-assumto sobre as bombas nucleares lançadas no Japăo no final da Segunda Guerra Mundial. As bombas, nomeadas de Little Boy e Fat Man, eram baseadas no processo de fissão nuclear dos elementos uránio-235 e plutónio-239, respectivamente. Algumas das equaçōes das reaçōes nucleares envolvidas nesses processos sâo apresentadas abaixo, onde as incógnitas
e
representam a quantidade de néutrons (n)
Sobre os assuntos tratados no texto acima, assinale verdadeiro ou falso:
( ) O número 92 no elemento urânio significa que o âtomo apresenta 92 prótons.
( ) O número 239 no elemento plutônio significa que o atomo apresenta 239 néutrons.
( ) A massa critica é a maior quantidade de matéria necessária para que ocorra a reação em cadeia.
( ) O processo de fissão nuclear é a junção de dois nucleos instaveis gerando um núcleo mais estável, liberando grande quantidade de energia
( ) Os valores das incógnitas x e y são, respectivamente, 5 e 3 .
( ) O número 92 no elemento urânio significa que o âtomo apresenta 92 prótons.
( ) O número 239 no elemento plutônio significa que o atomo apresenta 239 néutrons.
( ) A massa critica é a maior quantidade de matéria necessária para que ocorra a reação em cadeia.
( ) O processo de fissão nuclear é a junção de dois nucleos instaveis gerando um núcleo mais estável, liberando grande quantidade de energia
( ) Os valores das incógnitas x e y são, respectivamente, 5 e 3 .
Passo 1
O enunciado pede que eu assinale Verdadeiro ou Falso para cinco afirmativas. As informações dadas no enunciado são:
e foi declarado que
e
representam a quantidade de nêutrons (
). As cinco afirmativas a avaliar são, na ordem do enunciado:
- O número
no elemento urânio significa que o átomo apresenta prótons. - O número
no elemento plutônio significa que o átomo apresenta nêutrons. - A massa crítica é a maior quantidade de matéria necessária para que ocorra a reação em cadeia.
- O processo de fissão nuclear é a junção de dois núcleos instáveis gerando um núcleo mais estável, liberando grande quantidade de energia.
- Os valores das incógnitas
e são, respectivamente, e .]
Passo 2
Entender a notação nuclear que aparece nas reações é essencial. Quando vemos um símbolo no formato
, isso significa:
Explicando cada termo:
é um inteiro que diz quantas partículas de massa (prótons + nêutrons) existem no núcleo;
é o número de prótons, que identifica o elemento químico. Um nêutron isolado tem número atômico
e número de massa
, ou seja,
contribui com
e
.
Passo 3
Avaliação da afirmativa 1: “O número
no elemento urânio significa que o átomo apresenta
prótons.”
Pelo que expliquei no Passo 2, o sub-índice é o número atômico, ou seja, o número de prótons. Na notação
temos
. Logo a afirmativa é verdadeira.
Pelo que expliquei no Passo 2, o sub-índice
Passo 4
Avaliação da afirmativa 2: “O número
no elemento plutônio significa que o átomo apresenta
nêutrons.”
O número é o número de massa
, que é a soma de prótons e nêutrons. O número de nêutrons em
é dado por
O número
Portanto a afirmação que diz que
significa
nêutrons está errada. A afirmativa é falsa.
Passo 5
Avaliação da afirmativa 3: “A massa crítica é a maior quantidade de matéria necessária para que ocorra a reação em cadeia.”
Definição correta: massa crítica é a menor (mínima) massa de material físsil necessária para sustentar uma reação em cadeia auto-sustentada. A afirmativa afirma o contrário (diz “maior” em vez de “menor”), então está incorreta. A afirmativa é falsa.
Definição correta: massa crítica é a menor (mínima) massa de material físsil necessária para sustentar uma reação em cadeia auto-sustentada. A afirmativa afirma o contrário (diz “maior” em vez de “menor”), então está incorreta. A afirmativa é falsa.
Passo 6
Avaliação da afirmativa 4: “O processo de fissão nuclear é a junção de dois núcleos instáveis gerando um núcleo mais estável, liberando grande quantidade de energia.”
Isso descreve, na verdade, fusão nuclear (junção de núcleos). A fissão nuclear é o processo oposto: um núcleo pesado se divide em núcleos mais leves, liberando energia e (frequentemente) nêutrons. Portanto a afirmativa confunde fissão com fusão e está falsa.
Isso descreve, na verdade, fusão nuclear (junção de núcleos). A fissão nuclear é o processo oposto: um núcleo pesado se divide em núcleos mais leves, liberando energia e (frequentemente) nêutrons. Portanto a afirmativa confunde fissão com fusão e está falsa.
Passo 7
Avaliação da afirmativa 5: “Os valores das incógnitas
e
são, respectivamente,
e
.” Vou calcular
e
usando conservação do número de massa (A) em cada reação — a soma das massas à esquerda deve igualar a soma das massas à direita.
Para a primeira reação:
Conservação de massa (
):
Isto é
Também podemos checar conservação de carga (
):
Portanto
.
Para a segunda reação:
Conservação de massa (
):
Isto é
Logo
.
Comentário sobre os números atômicos desta segunda reação: observando os
à direita teríamos
, que não bate com
à esquerda; além disso
teria
, o que é fisicamente impossível — isso sugere um erro de digitação no enunciado (provavelmente
seria o correto, pois
e então as cargas fecham). Mesmo assim, para encontrar
a conservação de massa é suficiente e nos dá
.
Comparando com a afirmativa dada (que dizia
e
), vemos que ela está invertida; os valores corretos são
e
. Portanto a afirmativa 5 é falsa.
Resposta
Verdadeiro
Falso
Falso
Falso
Falso
Falso
Falso
Falso
Falso