Introdução

Eu me lembro de quando comecei a ensinar Física, há 8 anos, e percebi que meus alunos sempre confundiam os conceitos de radioatividade, fissão e fusão. Na prova do ENEM de 2019, por exemplo, essa confusão foi evidente em muitas respostas. Eu sempre procuro explicar esses conceitos de forma simples e relacioná-los com o cotidiano, como a conta de luz e os aparelhos domésticos. Lembro de um aluno que errou exatamente nisso e depois de explicar novamente, ele conseguiu entender perfeitamente. Quando explico essa lei em sala, sempre uso exemplos práticos para facilitar a compreensão.

O Conceito na Prática

A radioatividade é um fenômeno físico em que um núcleo atômico instável emite radiação para se tornar mais estável. Isso pode ocorrer por fissão, que é a divisão do núcleo em dois ou mais núcleos menores, ou por fusão, que é a combinação de dois ou mais núcleos para formar um núcleo mais pesado. A equação de Einstein, E=mc² [J], é fundamental para entender a energia liberada nesses processos. Além disso, a lei de conservação da energia, ΔE = Q - W, é essencial para calcular a energia total envolvida em uma reação nuclear.

Exemplos Resolvidos

📌 Exemplo de Fissão Nuclear

Vamos considerar a fissão do urânio-235 (²³⁵U). A equação da reação é: ²³⁵U + n → ¹⁴³Ba + ³²¹I + 3n. A energia liberada nessa reação pode ser calculada usando a equação de Einstein: E = mc² [J]. Se a massa do urânio-235 for de 235 u (unidades de massa atômica) e a massa dos produtos for de 143 u + 32 u + 3 u, a energia liberada é E = (235 u - 178 u) \* c² = 57 u \* c² = 57 \* 1,66 \* 10⁻²⁷ kg \* (3 \* 10⁸ m/s)² = 8,55 \* 10⁻¹¹ J.

📌 Exemplo de Fusão Nuclear

Vamos considerar a fusão de dois núcleos de deutério (²H) para formar um núcleo de hélio-3 (³He) e um nêutron (n). A equação da reação é: ²H + ²H → ³He + n. A energia liberada nessa reação pode ser calculada usando a equação de Einstein: E = mc² [J]. Se a massa do deutério for de 2 u (unidades de massa atômica) e a massa do hélio-3 e do nêutron for de 3 u + 1 u, a energia liberada é E = (4 u - 4 u) \* c² = 0 u \* c² = 0 J. No entanto, a energia liberada é resultado da diferença de massa entre os núcleos iniciais e finais, então E = (2 \* 2,014 u - 3,016 u - 1,008 u) \* c² = 0,0006 u \* c² = 0,0006 \* 1,66 \* 10⁻²⁷ kg \* (3 \* 10⁸ m/s)² = 7,46 \* 10⁻¹² J.

⚡ Dica para o ENEM

Na prova do ENEM, é fundamental ter atenção ao tipo de reação nuclear (fissão ou fusão) e às massas dos núcleos envolvidos para calcular a energia liberada corretamente.

Exercícios para o ENEM

Tente resolver cada exercício antes de ver o gabarito:

Exercício 01

Um núcleo de urânio-238 (²³⁸U) sofre uma fissão e se divide em dois núcleos de bário-144 (¹⁴⁴Ba) e estrôncio-90 (⁹⁰Sr). Qual é a energia liberada nessa reação? (Considere a massa do urânio-238 como 238 u e a massa dos produtos como 144 u + 90 u + 2n).

E = (238 u - 234 u) \* c² = 4 u \* c² = 4 \* 1,66 \* 10⁻²⁷ kg \* (3 \* 10⁸ m/s)² = 6,72 \* 10⁻¹¹ J.

Exercício 02

Dois núcleos de deutério (²H) se fundem para formar um núcleo de hélio-3 (³He) e um nêutron (n). Qual é a energia liberada nessa reação? (Considere a massa do deutério como 2 u e a massa do hélio-3 e do nêutron como 3 u + 1 u).

E = (4 u - 4 u) \* c² = 0 u \* c² = 0 J. No entanto, a energia liberada é resultado da diferença de massa entre os núcleos iniciais e finais, então E = (2 \* 2,014 u - 3,016 u - 1,008 u) \* c² = 0,0006 u \* c² = 0,0006 \* 1,66 \* 10⁻²⁷ kg \* (3 \* 10⁸ m/s)² = 7,46 \* 10⁻¹² J.

Exercício 03

Um núcleo de urânio-235 (²³⁵U) sofre uma fissão e se divide em dois núcleos de bário-143 (¹⁴³Ba) e estrôncio-89 (⁸⁹Sr). Qual é a energia liberada nessa reação? (Considere a massa do urânio-235 como 235 u e a massa dos produtos como 143 u + 89 u + 3n).

E = (235 u - 232 u) \* c² = 3 u \* c² = 3 \* 1,66 \* 10⁻²⁷ kg \* (3 \* 10⁸ m/s)² = 5,07 \* 10⁻¹¹ J.

Exercício ENEM

Na prova do ENEM de 2020, uma questão perguntou sobre a energia liberada em uma reação de fusão de dois núcleos de deutério (²H) para formar um núcleo de hélio-3 (³He) e um nêutron (n). Qual é a energia liberada nessa reação? (Considere a massa do deutério como 2 u e a massa do hélio-3 e do nêutron como 3 u + 1 u).

E = (4 u - 4 u) \* c² = 0 u \* c² = 0 J. No entanto, a energia liberada é resultado da diferença de massa entre os núcleos iniciais e finais, então E = (2 \* 2,014 u - 3,016 u - 1,008 u) \* c² = 0,0006 u \* c² = 0,0006 \* 1,66 \* 10⁻²⁷ kg \* (3 \* 10⁸ m/s)² = 7,46 \* 10⁻¹² J.

Exercício 05

Um núcleo de urânio-238 (²³⁸U) sofre uma fissão e se divide em dois núcleos de bário-144 (¹⁴⁴Ba) e estrôncio-92 (⁹²Sr). Qual é a energia liberada nessa reação? (Considere a massa do urânio-238 como 238 u e a massa dos produtos como 144 u + 92 u + 2n).

E = (238 u - 236 u) \* c² = 2 u \* c² = 2 \* 1,66 \* 10⁻²⁷ kg \* (3 \* 10⁸ m/s)² = 3,36 \* 10⁻¹¹ J.

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