- Q|C Uma reação de fusão considerada como uma fonte de energia é a absorção de um próton por um núcleo de boro 11 para produzir três partículas alfa:
Esta reação é uma possibilidade atrativa porque o boro é facilmente obtido na crosta terrestre. Uma desvantagem é que seus prótons e núcleos devem ter energias cinéticas grandes para que a reação aconteça. Este requisito contrasta com o início da fissão do urânio por nêutrons lentos. (a) Quanta energia é emitida em cada reação? (b) Por que as partículas reagentes têm altas energias cinéticas?
Passo 1
O enunciado fornece a reação de fusão
e pede em (a) a energia emitida por reação (valor-
) e em (b) por que as partículas reagentes têm altas energias cinéticas. O conteúdo usado será o cálculo de
pela diferença de massa entre reagentes e produtos, e a justificativa via barreira de Coulomb.
Passo 2
Para achar o valor-
precisamos das massas nucleares iniciais e finais. Usamos as massas atômicas e subtraímos a massa dos elétrons:
– Massa atômica do :
, subtraindo um elétron (
) dá
– Massa atômica do
– Massa atômica do
:
, subtraindo cinco elétrons dá
– Massa atômica do
:
, subtraindo dois elétrons dá
Passo 3
Calculamos a massa total inicial e final e a diferença:
Passo 4
Convertendo a massa perdida em energia via
e usando
, obtemos
Passo 5
As partículas reagentes devem ter altas energias cinéticas para vencerem a forte repulsão eletrostática (barreira de Coulomb) entre o próton e o núcleo de boro, pois ambos são carregados positivamente e precisam se aproximar muito para que a fusão ocorra.
Resposta
(a)
.
(b) Porque é preciso energia cinética suficiente para superar a barreira de repulsão de Coulomb entre o próton e o núcleo de boro.
(b) Porque é preciso energia cinética suficiente para superar a barreira de repulsão de Coulomb entre o próton e o núcleo de boro.