Fusão nuclear, nucleossíntese e datação de rochas

Química, 3ª série: Fusão nuclear, nucleossíntese e datação de rochas

1. Na usina de Angra dos Reis (RJ), a energia vem de núcleos de urânio-235 que se quebram ao absorver nêutrons. No núcleo do Sol, núcleos de hidrogênio se unem e formam hélio. Esses dois processos são chamados, respectivamente, de

   1. afusão nuclear e fissão nuclear
   2. bfissão nuclear e fusão nuclear
   3. cdecaimento alfa e combustão
   4. dfusão nuclear e decaimento beta
   5. ecombustão e fissão nuclear

2. Reatores experimentais de fusão, como o ITER, em construção na França, pretendem obter energia pela reação entre dois isótopos do hidrogênio, o deutério e o trítio:

   ²₁H + ³₁H → ⁴₂He + X

   A partícula X é

   1. auma partícula alfa
   2. bum elétron
   3. cum pósitron
   4. dum próton
   5. eum nêutron

3. Em estrelas que já consumiram grande parte do hidrogênio do núcleo, a temperatura sobe a mais de 100 milhões de kelvin, e três núcleos de hélio-4 (⁴₂He) podem se fundir em um único núcleo. Esse processo, chamado triplo-alfa, é a principal origem de um elemento essencial à vida. O núcleo formado é o

   1. alítio-7
   2. bnitrogênio-14
   3. cberílio-8
   4. dcarbono-12
   5. eoxigênio-16

4. No Sol, o resultado final da fusão é a conversão de quatro núcleos de hidrogênio em um núcleo de hélio. Considere as massas: átomo de hidrogênio-1 = 1,008 u; átomo de hélio-4 = 4,003 u. A porcentagem da massa inicial que é convertida em energia nesse processo é de aproximadamente

   1. a0,03%
   2. b0,7%
   3. c7%
   4. d29%
   5. e72%

5. O urânio-238 decai, por uma série de etapas, até chumbo-206, que é estável. A meia-vida do processo é de cerca de 4,5 bilhões de anos. Em cristais de um meteorito que, ao se formar, não continham chumbo, encontraram-se quantidades iguais de átomos de urânio-238 e de chumbo-206 formado pelo decaimento. A idade estimada desses cristais é de cerca de

   1. a13,5 bilhões de anos
   2. b2,3 bilhões de anos
   3. c9,0 bilhões de anos
   4. d45 milhões de anos
   5. e4,5 bilhões de anos

6. O urânio-235 decai até chumbo-207, com meia-vida de cerca de 0,7 bilhão de anos. O gráfico mostra a porcentagem de U-235 que resta em uma amostra ao longo do tempo.

   

   Um mineral que não continha chumbo ao se formar apresenta hoje 7 átomos de Pb-207 para cada átomo de U-235. A idade desse mineral é de aproximadamente

   1. a0,7 bilhão de anos
   2. b1,4 bilhão de anos
   3. c2,1 bilhões de anos
   4. d2,8 bilhões de anos
   5. e4,9 bilhões de anos

7. As sondas Voyager, lançadas em 1977 para explorar Júpiter, Saturno e regiões ainda mais distantes, são alimentadas por geradores termoelétricos de radioisótopos (RTG): o calor do decaimento do plutônio-238, de meia-vida de cerca de 88 anos, é convertido em eletricidade. Para essas missões, o RTG foi escolhido no lugar de painéis solares porque a intensidade da luz solar diminui com o quadrado da distância ao Sol; em Saturno, a cerca de 9,5 vezes a distância Terra–Sol, ela é cerca de 1/90 da recebida perto da Terra. Considerando apenas o decaimento do plutônio, um RTG que fornecia 470 W no lançamento forneceria, 88 anos depois,

   1. a5 W
   2. b118 W
   3. c235 W
   4. d470 W
   5. e940 W

8. Segundo o modelo do Big Bang, nos primeiros minutos do Universo a temperatura e a densidade permitiram a fusão de prótons e nêutrons. Sobre a origem dos elementos químicos, é correto afirmar que

   1. ano início formaram-se quase só hidrogênio e hélio, e os elementos mais pesados surgiram depois, nas estrelas
   2. btodos os elementos da tabela periódica se formaram juntos nos primeiros minutos após o Big Bang
   3. cos elementos químicos não se transformam: os mesmos que existem hoje existiam antes das estrelas
   4. do carbono e o oxigênio surgiram na Terra primitiva, a partir de reações químicas entre os gases da atmosfera
   5. eos elementos pesados, como ferro e ouro, formaram-se antes do hidrogênio, que surgiu nas estrelas

9. Na fusão nuclear que ocorre no Sol, a massa total dos produtos é ligeiramente menor que a massa dos reagentes, e essa diferença corresponde à energia liberada.

   (   ) Verdadeiro   (   ) Falso

10. Reatores experimentais tentam reproduzir na Terra a fusão nuclear que ocorre nas estrelas.

    a) Explique por que a fusão exige temperaturas de milhões de graus, enquanto a combustão de um combustível começa com uma simples faísca.

    b) Cite uma vantagem da fusão em relação à fissão nuclear usada nas usinas atuais e um desafio que ainda impede seu uso comercial.

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