Carregar apresentação
A apresentação está carregando. Por favor, espere
1
Radiação Fukushima
2
Cap. 42 Física Nuclear A descoberta do núcleo. Propriedades do núcleo:
Núcleons; Carta de nuclídeos; Raio; Massa; Energia de ligação; Força forte. Decaimento radioativo: Decaimento alfa; Decaimento beta; Datação radioativa. Medida de dose de radiação.
3
Introdução Até agora vimos:
física quântica elétron confinado em um potencial estrutura eletrônica átomo/sólido propriedade físicas Núcleo: física quântica estudo do núcleo Engenharia aplicações práticas: Radiação para tratamento de câncer; Datação radioativa; NMR; MRI; … Radiação Japão Fukushima
4
A descoberta do núcleo Elétron ( J.J. Thomsom): carga negativa, por definição. Átomo é neutro: como está distribuída a carga positiva? E. Rutherford (1911): sugeriu que carga positiva é concentrada no centro do átomo e responsável pela maior parte da massa do átomo. J.J. Thomsom E. Rutherford
5
A descoberta do núcleo Experimento proposto por Rutherford e executado por H. Geiger e E. Marsden: Radônio: elemento radioativo que emite partículas alfa com energia ~ 5.5 MeV. Partículas alfa incidem em uma folha de ouro. Medir o espalhamento das partículas alfa em função do ângulo.
6
A descoberta do núcleo Resultado: Átomo: espaço vazio!!!
Poucas partículas eram espalhadas para ângulos grandes. Partículas alfa apresentando deflexão maior que 90°: força deveria ser consideravelmente alta. Única explicação: carga positiva concentrada em um núcleo ao invés de estar espalhada pelo átomo. Átomo: espaço vazio!!!
7
Propriedades dos núcleos
Núcleo: prótons + nêutrons (núcleons) Terminologia: Z: número de prótons (número atômico) N: número de nêutrons A: número de massa Isótopos, isótonos e isóbaros.
8
Propriedades dos núcleos
Carta de nuclídeos: Verde: estáveis Amarelos: radioativos Átomos leves: próximos à curva Z = N. Átomos pesados: excesso de nêutrons.
9
Propriedades dos núcleos
Carta de nuclídeos: ISÓBARO ISÓTONO ISÓTOPO
10
Propriedades dos núcleos
Raio do núcleo: 1 femtometro = 10-15m = 1 fm = 1 fermi Determinado por espalhamento de elétrons de alta energia. Núcleo não tem superfície bem definida, porém define-se um raio efetivo: r0 ~ 1,2 fm Volume do núcleo é proporcional a A!!! Fórmula não é válida para halonuclídeos.
11
Propriedades dos núcleos
Massa do núcleo: Unidade de massa atômica: # de massa A é, em geral, uma aproximação para a massa do núcleo, em unidades de u: Exemplo: 197Au: (A = 197, mAu = 196,966 u)
12
Propriedades dos núcleos
Energia de ligação do núcleo: massa do núcleo < massa dos seus componentes isolados: Formação do núcleo: liberação de energia!!! (E = mc2) Energia de ligação: Energia de ligação por núcleon: energia média necessária para arrancar um núcleon. Energia de repouso dos componentes isolados Energia de repouso do núcleo DEel Mnúcleo liberação de energia
13
Propriedades dos núcleos
Energia de ligação por núcleon DEel Mnúcleo liberação de energia FUSÃO FISSÃO
14
Propriedades dos núcleos
Força nuclear: Elétrons estáveis no átomo: força eletromagnética Força que mantém núcleo (prótons + nêutrons) estável deve: Mais intensa que repulsão eletromagnética; De curto alcance (~ fm). Efeito secundário da FORÇA FORTE: (mantém quarks unidos para formarem prótron e nêutrons)
15
Propriedades dos núcleos
16
Propriedades dos núcleos
Força nuclear: Elétrons estáveis no átomo: força eletromagnética Força que mantém núcleo (prótons + nêutrons) estável deve: Mais intensa que repulsão eletromagnética; De curto alcance (~ fm). Efeito secundário da FORÇA FORTE: (mantém quarks unidos para formarem prótron e nêutrons) Similar à força de van der Waals, que é efeito secundário da força EM
17
Decaimento radioativo
núcleons devem ser tratados pela mecânica quântica: probabilidade de decaimento. Amostra com N núcleos radioativos. Taxa de decaimento deve ser proporcional ao número de núcleos. Taxa de decaimento:
18
Decaimento radioativo
Atividade da amostra: Soma das taxas de decaimento de todos os nuclídeos. No SI: 1 Becquerel = 1 Bq = 1 decaimento/segundo Mais antigo: 1 curie = 1 Ci = 3,7x1010 Bq Meia vida: tempo p/ que N ou R caiam à metade de seu valor inicial. Vida média: tempo p/ que N ou R caiam à 1/e de seu valor inicial.
19
Exemplo (42.25) Considere uma amostra inicialmente pura de 3,4 g de 67Ga, um isótopo com uma meia vida de 78 h. (a) Qual é a taxa de decaimento inicial? (b) Qual é a taxa de decaimento 48 horas depois? mGa = 69,723 u (a) 2,61x1020 h-1 (b) 1,70x1020 h-1
20
Decaimento Alfa Núcleo se transforma em outro emitindo partícula alfa.
a → núcleo de hélio Ex.: 238U → 234Th + a (Q = -4,25 MeV) Reação espontânea (lembre-se de Deln), porém a meia vida de 238U é 4,5x109 anos. Por quê?
21
Decaimento Beta Núcleo se transforma em outro emitindo elétron (e–) ou pósitron (e+). Decaimento b–: elétron Ex.: Decaimento b+: pósitron u: neutrino Massa nula ou muito pequena; Carga neutra; Interage fracamente com a matéria.
22
Datação radioativa Se soubermos o tempo de meia vida de um dado nuclídeo radioativo, podemos usar o processo de decaimento como relógio Ex.: 14C (T1/2 = 5730 anos) 1 14C para cada C Fração em equilíbrio enquanto o ser estiver vivo.
23
Exemplo (42.60) Em uma amostra de 5,00 g de carvão vegetal, proveniente dos restos de uma antiga fogueira, o 14C tem uma atividade de 63,0 desintegrações/min. Em uma árvore viva, o 14C tem uma atividade de 15,3 desintegrações/g . min. O 14C possui meia vida de 5730 anos. Qual é a idade da amostra?
24
Medida da dose de radiação
Dose absorvida: medida da dose absorvida por um corpo específico SI: 1 Gray = 1 Gy = 1 J/kg Outra unidade: 1 Gy = 100 rad Dose Equivalente: dois tipo de radiação diferentes podem fornecer a mesma quantidade de energia. SI: 1 Sievert = 1 Sv Outra unidade: 1 Sv = 100 rem Radiação RBE raios-X 1 raios-g elétrons nêutrons lentos 5 partícula a 10 RBE: relative biological effectiveness
Apresentações semelhantes
© 2024 SlidePlayer.com.br Inc.
All rights reserved.