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Fissão Nuclear

Física

Fissão nuclear é um processo que ocorre em núcleos atômicos instáveis e pode produzir reações em cadeia capazes de emitir grandes quantidades de energia.
A fissão nuclear ocorre quando um núcleo instável desintegra-se em núcleos menores, produzindo uma reação em cadeia que libera muita energia.
A fissão nuclear ocorre quando um núcleo instável desintegra-se em núcleos menores, produzindo uma reação em cadeia que libera muita energia.
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Fissão nuclear é um processo natural que consiste no decaimento de núcleos atômicos instáveis em núcleos atômicos menores por meio da captura de nêutrons lentos. Nesse processo, uma grande quantidade de energia é liberada em forma de radiação em virtude da diferença de massa entre o núcleo original e a soma das massas dos núcleos resultantes do decaimento radioativo.

Após a captura de um nêutron, elementos pesados, como o urânio, tornam-se instáveis e acabam dividindo-se em núcleos menores, emitindo outros nêutrons, o que forma uma reação em cadeia com grande liberação de calor e radiação.

Diferença entre fissão e fusão nuclear

A fissão nuclear ocorre quando um núcleo atômico torna-se instável, ou físsel. Núcleos atômicos pesados, como o urânio-235, são naturalmente instáveis e tendem a desintegrar-se em núcleos menores e, consequentemente, mais estáveis. Um dos processos mais usados para tornar um núcleo atômico instável é a captura de nêutrons. Nesse processo, emitem-se nêutrons lentos (a baixa velocidade dessas partículas aumenta a chance de sucesso de sua captura pelos núcleos atômicos) em direção aos núcleos dos átomos.

Na fissão nuclear do átomo de urânio-235, além dos núcleos mais leves, são emitidos nêutrons e raios gama.
Na fissão nuclear do átomo de urânio-235, além dos núcleos mais leves, são emitidos nêutrons e raios gama.

Toda a energia proveniente desse tipo de reação surge em decorrência da pequena diferença de massa entre o núcleo original e os novos núcleos formados. Somando-se a massa desses últimos, encontramos menor massa que a massa do primeiro. A essa diferença damos o nome de defeito de massa. A quantidade de energia produzida na fissão nuclear pode ser calculada por meio da famosa relação de Einstein para a energia de repouso:

Veja também: Einstein e a bomba atômica

A fusão nuclear é um processo no qual dois ou mais núcleos leves e estáveis unem-se pela ação de grandes pressões, velocidades ou temperaturas extremas. Essas condições são atingidas, por exemplo, no interior dos núcleos das estrelas ou durante reações nucleares artificiais, como nos casos das ogivas nucleares.

Aplicações da fissão nuclear

A vasta quantidade de energia liberada durante o processo de fissão nuclear pode ser usada para a geração de energia nas usinas nucleares. A maior parte dessa energia aquece a água, evaporando-a. Ao liberar o vapor de água do confinamento, é possível mover grandes geradores que operam segundo o princípio de indução eletromagnética, isto é, no interior desses geradores, é possível encontrar enormes magnetos giratórios, colocados no interior de bobinas condutoras (enrolamentos de fios metálicos). Esses geradores são capazes de gerar abundante quantidade de energia elétrica.

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Veja também: Como funciona uma usina nuclear

Outra aplicação bastante difundida da fissão nuclear é a na medicina. A medicina nuclear utiliza diversos radioisótopos (elementos com o mesmo número de prótons, mas instáveis) para a obtenção de imagens detalhadas de diversos órgãos.

Quem descobriu a fissão nuclear?

A fissão nuclear foi descoberta em 1938 pelos pesquisadores Otto Hahn, Lise Meitner e Fritz Strassman. Na ocasião, eles perceberam que o bombardeamento do urânio com nêutrons produzia átomos mais leves, como os átomos de bário e criptônio.

Exercício resolvido sobre fissão nuclear

(Enem)

A bomba
reduz neutros e neutrinos,
e abana-se com o leque da reação em cadeia

ANDRADE, C. D. Poesia completa e prosa.
Rio de Janeiro: Aguilar, 1973 (fragmento).

Nesse fragmento de poema, o autor refere-se à bomba atômica de urânio. Essa reação é dita “em cadeia” porque na

a) fissão do 235U ocorre liberação de grande quantidade de calor, que dá continuidade à reação.

b) fissão de 235U ocorre liberação de energia, que vai desintegrando o isótopo 238U, enriquecendo-o em mais 235U.

c) fissão do 235U ocorre uma liberação de nêutrons, que bombardearão outros núcleos.

d) fusão do 235U com 238U ocorre formação de neutrino, que bombardeará outros núcleos radioativos.

e) fusão do 235U com 238U ocorre formação de outros elementos radioativos mais pesados, que desencadeiam novos processos de fusão.

Gabarito: Letra C

Resolução

A reação em cadeia citada no poema acima é uma fissão nuclear. Nesse processo, o átomo de urânio-235 captura um nêutron lento, tornando-se instável. A partir disso, ele sofre uma fissão nuclear, desintegrando-se em átomos de bário, criptônio e outros três nêutrons, responsáveis por desestabilizar outros núcleos de urânio, dando continuidade à reação em cadeia.

A equação que balanceia a reação referida no poema é apresentada a seguir:


Por Me. Rafael Helerbrock

 

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "Fissão Nuclear"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/fissao-nuclear.htm>. Acesso em 11 de dezembro de 2018.

Lista de Exercícios
Questão 1

Calcule a energia nuclear liberada numa reação em cadeia de um mol de átomos de urânio (dado: 1 mol = 6 x 1023 átomos).

a) 2,2 x 1012 J

b) 3,8 x 1014 J

c) 1,92 x 1013 J

d) 5,47 x 1011J

e) 1,6 x 1019 J

Questão 2

A energia lançada no espaço pelo Sol:

a) provém das reações nucleares que ocorrem em seu interior por causa da alta pressão e da temperatura.

b) ocorrem na superfície.

c) ocorrem na fotosfera.

d) ocorrem na cromosfera.

e) não ocorrem no Sol.

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