Exercícios Resolvidos Sobre Física Nuclear – Parte 4

Exercícios Resolvidos Sobre Física Nuclear – Parte 4

1.16 Numa reacção de desintegração radioactiva a quantidade de nuclídeos desintegrados é ______ à quantidade inicial de nuclídeos.

a) directamente proporcional (X)

b) inversamente proporcional

c) igual

d) nenhuma opção está correcta

Explicação:

Na desintegração radioactiva, a taxa de desintegração de núcleos é proporcional à quantidade de núcleos ainda existentes. Isso é descrito pela lei da desintegração exponencial:

Onde:

• N é o número de núcleos presentes no tempo t,
• λ é a constante de decaimento.

Portanto, a quantidade desintegrada é directamente proporcional à quantidade inicial de núcleos, quanto mais núcleos há no início, maior a quantidade que irá se desintegrar.

Resposta correta: a) directamente proporcional

1.17 Os números atómicos e as massas atómicas do zircónio ⁹¹₄₀Zr, se no seu núcleo os protões são trocados pelos neutrões, são, respectivamente:

a) 91 e 40

b) 40 e 91

c) 51 e 91 (X)

d) 91 e 51

Explicação:

O isótopo do zircónio tem número atómico Z = 40 (isto é, 40 protões) e número de massa A = 91, o que significa que há:

número de neutrões (N) = A – Z → N = 91 – 40 = 51

Se os protões são trocados pelos neutrões, isso quer dizer que agora:

• haverá 51 protões,
• e 40 neutrões.

Assim:

• o novo número atómico será 51 (número de protões),
• e o número de massa permanece o mesmo: 91 (soma dos protões e neutrões).

Resposta correcta: c) 51 e 91

1.18 A velocidade de desintegração de um determinado núcleo:

a) aumenta com o decorrer do tempo.

b) diminui com o decorrer do tempo.

c) permanece inalterada com o decorrer do tempo. (X)

d) é infinita e igual à velocidade das ondas electromagnéticas

Explicação:

A velocidade de desintegração (ou probabilidade de decaimento) de um núcleo específico (ou seja, individualmente considerado) é constante com o tempo.

Isso está relacionado com a lei da desintegração radioactiva, que é probabilística:

• Cada núcleo tem uma chance fixa (dada pela constante de decaimento λ) de se desintegrar por unidade de tempo.
• Essa chance não muda com o tempo.
• Não importa se já passou muito tempo ou pouco tempo, o núcleo continua com a mesma probabilidade de decair.

No entanto, o número de núcleos desintegrando-se em um dado instante (ou seja, a taxa global de desintegração do conjunto) diminui com o tempo, pois há cada vez menos núcleos radioativos presentes.

Essa diferença é sutil, mas importante:

• Velocidade de desintegração de um núcleo individual: constante
• Velocidade de desintegração de um conjunto de núcleos: diminui com o tempo

Portanto, a questão refere-se a um núcleo específico, e a resposta correcta é:

c) permanece inalterada com o decorrer do tempo.

1.19 Um reactor nuclear é um equipamento onde se realizam reacções de desintegração controlada. O uso de centrais nucleares ______ e _____.

a) consome o oxigénio atmosférico; não polui a atmosfera

b) não consome o oxigénio atmosférico; polui a atmosfera

c) não consome o oxigénio atmosférico; não polui a atmosfera (X)

d) nenhuma das opções esta correcta

Explicação:

As centrais nucleares produzem energia por fissão nuclear, que não consome oxigénio, ao contrário da combustão de combustíveis fósseis.

Além disso, não liberam gases poluentes atmosféricos directamente, como CO₂ ou SO₂. No entanto, há discussão sobre o impacto ambiental de resíduos nucleares, mas em termos atmosféricos directos, a poluição é mínima ou nula.

Resposta correcta: c) não consome o oxigénio atmosférico; não polui a atmosfera

1.20 É exemplo de reacção nuclear em cadeia não controlada:

a) as reacções que se realizam num reactor nuclear.

b) a explosão de uma bomba atómica. (X)

c) a reacção de hidrogénio e oxigénio para a formação de água.

d) qualquer reacção endotérmica

Explicação:

Uma reacção nuclear em cadeia não controlada é aquela onde a fissão dos núcleos ocorre de forma rápida e incontrolável, liberando grande quantidade de energia, como no caso de uma bomba atómica.

Nos reactores nucleares, a reacção em cadeia é controlada, por barras de controlo que absorvem os neutrões excedentes.

Resposta correcta: b) a explosão de uma bomba atómica

Veja Também: Exercícios Resolvidos Sobre Física Nuclear – Parte 3