4 - Fissão Nuclear

Aula 4 - 3º Ano - 4º Bim.

Quando um núcleo está muito grande e com uma carga elétrica muito grande, fica instável, pois a força nuclear forte está cada vez menor, e a força eletromagnética cada vez maior tentando separar este núcleo. Quando a força eletromagnética vence o núcleo se divide em dois núcleos menores, esta é a fissão nuclear.

4.1 - Reação de Fissão

Quando ocorre uma reação de fissão nuclear o núcleo inicial se divide em dois outros menores, e a massa do núcleo inicial, geralmente, é ligeiramente maior do que a massa dos núcleos finais.

A seguir segue como exemplo a reação de fissão do U-235, combustível utilizado em usinas e armas nucleares.

Um núcleo de Urânio com número de massa 235 (estável) é bombardeado com um nêutron, este nêutron penetra no núcleo e aumenta seu número de massa para 236. Este núcleo U-236 é muito instável e rapidamente se fissiona. Como produto desta fissão temos um núcleo Kr-92 (Kryptônio), um de Ba-141 (Bário) e 3 nêutrons. Analisando cuidadosamente as massas iniciais e finais desta reação (como está feito a seguir) podemos perceber que a massa no inicio da reação é maior que a massa no fim da reação. Esta quantidade de massa que aparentemente desapareceu (Delta)m foi transformada em energia, esta energia E pode ser calculada pela equação (relação massa-energia):

onde c é a velocidade da luz.

235U + n --» 92Kr + 141Ba + 3n
235,04 + 1,01 --» 91,93 + 140,91 + 3,03
236,05 u --» 235,87 u

Estas massas são dadas em u (unidade de massa atômica), para que possa ser feita a relação massa – energia é necessário que as massas sejam dadas em kg, seguindo a conversão:

1 u = 1,66 x 10 – 27 kg

Fazendo a conversão, temos:

391,843 x 10 – 27 kg --» 391,544 x 10 – 27 kg

A diferença de massa é: (Delta)m = 0,3 x 10 – 27 kg

Calculando a relação massa – energia, temos:

E = 0,3 x 10 – 27 . 9 x 10 16 --» E = 2,7 x 10 – 11 J

Fazendo a conversão de J para eV, temos:

E = 1,69 x 10 8 eV --» E = 1,69 MeV

4.2 - Exercício:

Um átomo fictício A instável tem massa de 285,04 u, quando sofre uma fissão tem como produto dois átomos, também fictícios B e C com massa 142,01 e 143,02 respectivamente. Qual é a energia (em eV) liberada nesta reação de fissão?

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Por: Felipe Novaes.