Questões de Vestibular de Física - Física Atômica e Nuclear

No oriente, observa-se, hoje em dia, um aumento do número de países detentores de tecnologia bélica nuclear. A principal fração da liberação de energia proporcionada pelas bombas de fusão é caracterizada pela desintegração de pares elétron-pósitron, em que há total conversão da massa de um par em energia na forma de radiação. Levando-se em conta a relação de Einstein entre massa e energia e que, para cada átomo de hidrogênio participante da reação de fusão é aniquilado um par elétronpósitron, a energia liberada na fusão de 1 grama de hidrogênio está entre
Considere: - Constante ou Número de Avogadro: 6 × 10²³ - Massa do par elétron-pósitron: 2 × 10⁻³⁰ kg - Velocidade da luz no vácuo: 3 × 10⁸ m/s

No início do século XX, foram propostos dois modelos atômicos da matéria, segundo os quais o átomo era constituído de um pequeno núcleo formado por cargas positivas e, em torno desse núcleo, orbitavam os elétrons. O modelo de Rutherford (1911) baseava-se em experimentos de espalhamento de partículas alfa desviadas pelos núcleos atômicos, enquanto o modelo de Bohr (1913), que procurava superar as limitações do modelo anterior, explicava o espectro de linhas de emissão do átomo de hidrogênio supondo que os elétrons podiam realizar transições entre as órbitas eletrônicas.
Em relação a um dos modelos acima citados, pode-se afirmar também:

A hidroelétrica de Itaipu produz energia elétrica desde 1984, abastecendo o Brasil e o Paraguai. No gráfico a seguir podem-se ler os valores de energia produzidos nos últimos anos.


Considerando-se a energia produzida de 2010 a 2017, qual seria aproximadamente, em kg, a massa de urânio necessária para produzir a mesma quantidade de energia, em uma usina nuclear? Considere o prefixo 1G = 10⁹

Num reator nuclear, a energia provém da fissão do Urânio. Cada núcleo de Urânio, ao sofrer fissão, divide-se em núcleos mais leves, e uma pequena parte, ∆m, de sua massa inicial transforma-se em energia. Uma certa usina nuclear tem uma potência elétrica de cerca de 1,0 . 10⁶ kW, que é obtida a partir da fissão de Urânio-235. Para produzir tal potência, devem ser gerados 4,0 . 10⁶ kW na forma de calor. Utilizando a equação de Einstein E = ∆m.c² e considerando a velocidade da luz no vácuo c = 3 . 10⁸ m/s, analise as proposições a seguir:

I. A quantidade de calor, produzida em uma hora é de 1,44 . 10¹³ joules.
II. A quantidade de massa ∆m que se transforma em energia na forma de calor, a cada hora, é 0,16 gramas.
III. Supondo que a massa ∆m, que se transforma em energia, seja aproximadamente 8 x 10^-4 da massa de Urânio-235, a massa de urânio que sofre fissão em uma hora é de 200 gramas.

Assinale a alternativa correta: 

O diagrama ao lado ilustra as transições que são possíveis de ocorrer entre alguns níveis de energia, de acordo com o modelo de Bohr, de um átomo hidrogenoide da atmosfera de Plutão. Qual transição representa a emissão de um fóton com a maior energia?