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Seminário Física III
Física Nuclear
Leandro Ramos Ferraz
Odimar Fernandes Miranda Junior
Renato Bafi
Resumo
• Modelos Atômicos
• A descoberta do Núcleo
• Propriedades Nucleares
• Decaimento Radioativo
• Datação Radioativa
•...
Modelos Atômicos
400 A.C. - Modelo de Demócrito – Matéria não contínua, formada por partículas
minúsculas e indivisíveis
M...
A Descoberta do Núcleo
Experimento de Geiger e Marsden
Emitir partículas alfa (7300 vezes mais
pesadas que os elétrons)
Co...
Porém, a observação efetuada
demonstrou um resultado muito
diferente do esperado
A Descoberta do Núcleo
O experimento mostrou que, para desviar as partículas alfa para trás, deveria
haver uma força muito grande.
Através da obs...
Propriedades Nucleares
Prótons
Z
Nêutrons
N
Núcleo
A
Número
de Massa
Massa Atômica
A = Número de Massa
R0 ≈ 1,2 fm
fm = Femtômetro = 10-15 m
Propriedades Nucleares
Raio Nuclear
Decaimento Radioativo
Desintegração de um núcleo através da emissão de
energia em forma de radiação
Radiação é um tipo de ...
Decaimento Radioativo
Equações do decaimento
Da derivada anterior obtemos:
Decaimento Radioativo
Equações do decaimento
Curie (Ci): 1 Ci = 3,70 x 1010
Finalmente pode ser obtida a taxa de decaimento:
Decaimento Radioativo
Equações do decaimen...
Intervalo de tempo após o qual tanto N como R se
reduzem à metade de seus valores iniciais
Decaimento Radioativo
Meia-Vida...
Datação Radioativa
Baseia no fenômeno da radioatividade e foi
descoberta no final do século XIX
A radioatividade faz os át...
Datação Radioativa
Entendendo o processo
Organismos vivos
absorvem isótopos
de Carbono
• Após a morte
cessa a absorção
• A...
Datação Radioativa
Equação da datação
radioativa
Datação Radioativa
Equação da datação
radioativa - Exemplo
Um fóssil com 10% de carbono 14 em comparação com
uma amostra v...
Radiação
curie (Ci) : Medida de atividade de uma fonte radioativa. 1 Ci = 3,7 x 1010
roentgen (R): Medida de exposição. Um...
Radiação
Efeitos da Radiação
Os efeitos da radioatividade no ser humano dependem da
quantidade acumulada no organismo e do...
Radiação
Raio X
Uma válvula especial alimentada por uma tensão ultra alta
produz um feixe de elétrons que, ao incidir num ...
Força Nuclear
A força eletromagnética é repulsiva nos casos em que
as partículas possuem o mesmo sinal.
Existência de uma ...
Fissão Nuclear
Divisão de um núcleo atômico quando este se choca com um
nêutron
Libera-se energia cinética que em junção à...
Fissão Nuclear
A perda de massa
O núcleo atômico perde quantidade significativa de massa
fazendo com que a massa dos reage...
Fissão Nuclear
Geração de Energia Elétrica
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  1. 1. Seminário Física III Física Nuclear Leandro Ramos Ferraz Odimar Fernandes Miranda Junior Renato Bafi
  2. 2. Resumo • Modelos Atômicos • A descoberta do Núcleo • Propriedades Nucleares • Decaimento Radioativo • Datação Radioativa • Radiação • Força Nuclear • Fissão Nuclear
  3. 3. Modelos Atômicos 400 A.C. - Modelo de Demócrito – Matéria não contínua, formada por partículas minúsculas e indivisíveis Modelo de Aristóteles – Matéria contínua – Modelo aceito até a Renascença 1808 – Modelo de Dalton (Bola de Bilhar) – Retoma o modelo de Demócrito. Átomos são esferas minúsculas, rígidas e indestrutíveis. Todos os átomos são idênticos 1887 – J.J. Thomson – Descoberta do Elétron. Modelo do “Pudim de Passas” – Carga positiva distribuída uniformemente no átomo (pudim) e os elétrons inserem-se nessa distribuição (passas) 1911 – Ernest Rutherford – Descoberta do Núcleo – Carga Positiva densamente concentrada no centro (núcleo) e elétrons orbitando este núcleo.
  4. 4. A Descoberta do Núcleo Experimento de Geiger e Marsden Emitir partículas alfa (7300 vezes mais pesadas que os elétrons) Contra uma fina folha de metálica, no caso, ouro Admitindo o modelo atômico da época – Pudim de Passas – o resultado esperado era que as partículas alfa atravessassem o alvo sem nenhuma ou com muito pouca resistência
  5. 5. Porém, a observação efetuada demonstrou um resultado muito diferente do esperado A Descoberta do Núcleo
  6. 6. O experimento mostrou que, para desviar as partículas alfa para trás, deveria haver uma força muito grande. Através da observação dos ângulos de espalhamento, Rutherford deduziu que essa força poderia ser obtida se a carga positiva, ao invés de estar espalhada por todo o átomo, estivesse fortemente concentrada em seu centro. A Descoberta do Núcleo
  7. 7. Propriedades Nucleares Prótons Z Nêutrons N Núcleo A Número de Massa Massa Atômica
  8. 8. A = Número de Massa R0 ≈ 1,2 fm fm = Femtômetro = 10-15 m Propriedades Nucleares Raio Nuclear
  9. 9. Decaimento Radioativo Desintegração de um núcleo através da emissão de energia em forma de radiação Radiação é um tipo de emissão de energia que pode se propagar por meio de partículas ou por meio de ondas eletromagnéticas Elementos sofrem transformações através do decaimento
  10. 10. Decaimento Radioativo Equações do decaimento
  11. 11. Da derivada anterior obtemos: Decaimento Radioativo Equações do decaimento
  12. 12. Curie (Ci): 1 Ci = 3,70 x 1010 Finalmente pode ser obtida a taxa de decaimento: Decaimento Radioativo Equações do decaimento
  13. 13. Intervalo de tempo após o qual tanto N como R se reduzem à metade de seus valores iniciais Decaimento Radioativo Meia-Vida Relação entre a meia-vida e a constante de desintegração
  14. 14. Datação Radioativa Baseia no fenômeno da radioatividade e foi descoberta no final do século XIX A radioatividade faz os átomos perderem partículas na forma de radiação, causando variação no seu número de massa ou em seu número atômico Medindo-se a quantidade de um determinado isótopo é possível determinar a data da morte de um organismo
  15. 15. Datação Radioativa Entendendo o processo Organismos vivos absorvem isótopos de Carbono • Após a morte cessa a absorção • Apenas o isótopo C14, radioativo, começa a decair Analisando a quantidade de C14 de um fóssil e comparando com um ser vivo Sabendo a meia- vida do C14 Determina- ção da data morte do organismo
  16. 16. Datação Radioativa Equação da datação radioativa
  17. 17. Datação Radioativa Equação da datação radioativa - Exemplo Um fóssil com 10% de carbono 14 em comparação com uma amostra viva: Como a meia-vida do carbono 14 é de 5.700 anos, ela só é confiável para datações até 60 mil anos. Potássio 40 – 1,3 bilhão de anos Urânio 235 – 704 milhões de anos Urânio 238 – 4,5 bilhões de anos Rubídio 87 – 49 bilhões de anos
  18. 18. Radiação curie (Ci) : Medida de atividade de uma fonte radioativa. 1 Ci = 3,7 x 1010 roentgen (R): Medida de exposição. Um roentgen é definido como a capacidade de ceder 8,78 mJ de energia a 1Kg de ar seco em condições normais rad: Dose de radiação absorvida rem: Medida de dose equivalente. Leva em conta que, embora diferentes tipos de radiação possam ceder a mesma quantidade de energia por unidade de massa ao corpo, os efeitos biológicos não são os mesmos.
  19. 19. Radiação Efeitos da Radiação Os efeitos da radioatividade no ser humano dependem da quantidade acumulada no organismo e do tipo de radiação Doses excessivas, podem provocar lesões no sistema nervoso, no aparelho gastrintestinal, na medula óssea, etc., ocasionando por vezes a morte Convivemos dia-a-dia com a radioatividade, seja através de fontes naturais de radiação, seja pelas fontes artificiais, criadas pelo próprio homem: o uso de raios X na medicina
  20. 20. Radiação Raio X Uma válvula especial alimentada por uma tensão ultra alta produz um feixe de elétrons que, ao incidir num ânodo de forma violenta, libera energia suficiente para provocar a emissão de raios X. Estes raios X são então dirigidos de forma a incidirem no organismo que se deseja radiografar. Por trás do organismo coloca-se uma chapa fotográfica que será impressionada pelos raios X que atravessarem o organismo. Desta forma, nos locais em que existirem tecidos "duros" como os ossos, a absorção dos raios será maior formando assim regiões de "sombra" na chapa
  21. 21. Força Nuclear A força eletromagnética é repulsiva nos casos em que as partículas possuem o mesmo sinal. Existência de uma força mais intensa, que aja em sentido contrário ao da força eletromagnética. FORÇA FORTE 1935 Hideki Yukawa – Força Forte tem como origem a troca de partículas entre os núcleons. A matéria passaria a ser constituída também por outras partículas, além de prótons, nêutrons e elétrons, responsáveis pela mediação da força forte.
  22. 22. Fissão Nuclear Divisão de um núcleo atômico quando este se choca com um nêutron Libera-se energia cinética que em junção às energias dos novos núcleos formados devem possuir a mesma quantidade do núcleo inicial antes de sofrer o choque. Reação em Cadeia: a energia liberada juntamente com os nêutrons se choca com novos núcleos e forma novas divisões e mais nêutrons O núcleo atômico perde quantidade significativa de massa fazendo com que a massa dos reagentes seja maior que a massa do núcleo atômico
  23. 23. Fissão Nuclear A perda de massa O núcleo atômico perde quantidade significativa de massa fazendo com que a massa dos reagentes seja maior que a massa do núcleo atômico Einstein propôs que energia é massa, assim ele afirma que a massa que desaparece, reaparece em forma de energia, essa equivalência é resumida na famosa fórmula: E igual a energia m igual a massa c igual a velocidade da luz A energia será absurdamente grande mesmo que ela perca uma fração quase desprezível de massa
  24. 24. Fissão Nuclear Geração de Energia Elétrica
  25. 25. Seminário Física III Física Nuclear Obrigado pela Atenção !
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