Em um reator experimental, uma reação de fissão nuclear apresenta perda de massa de 0,1 unidade de massa…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um reator experimental, uma reação de fissão nuclear apresenta perda de massa de 0,1 unidade de massa atômica (u). Essa massa convertida é transformada em energia, de acordo com a relação de equivalência entre massa e energia. Considere 1 u = 1,66×10^-27 kg e a velocidade da luz c = 3,00×10^8 m/s. Com base nos dados do texto, qual é aproximadamente a energia liberada nessa reação de fissão nuclear, considerando E = ?m c²?
- A) 1,5×10^-12 J
- B) 1,5×10^-19 J
- C) 1,5×10^-11 J
- D) 1,5×10^-10 J
- E) 5,0×10^-20 J
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A perda de massa é 0,1 u, e 1 u = 1,66×10^-27 kg, logo a massa convertida é 0,1 × 1,66×10^-27 = 1,66×10^-28 kg. A velocidade da luz é c = 3,00×10^8 m/s.
- Calcule c². c² = (3,00×10^8)² = 9,00×10^16 m²/s².
- Aplique E = m c². E = 1,66×10^-28 × 9,00×10^16 = 14,94×10^-12 J, ou seja, cerca de 1,5×10^-11 J.
- Conclusão. A energia liberada é aproximadamente 1,5×10^-11 J, que corresponde à alternativa C, igual ao gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A (1,5×10^-12 J) tem a potência de dez deslocada em uma casa decimal. B (1,5×10^-19 J) erra a ordem de grandeza por um fator de cerca de 10^8. D (1,5×10^-10 J) é dez vezes maior, o que ocorre se o fator 0,1 da massa for esquecido. E (5,0×10^-20 J) resulta de multiplicar a massa pela velocidade da luz, sem elevá-la ao quadrado.
💡 Dica: Utilize a fórmula E = ?m c^2 para calcular a energia.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula corretamente o produto 1,66×10^-28 × 9×10^16 mas erra o deslocamento da potência de dez ao escrever o resultado, obtendo uma ordem de grandeza menor.
Por que engana: Confundir a energia liberada com a energia absorvida em reações nucleares, levando a um cálculo incorreto.
O aluno aparenta confundir a conversão com a unidade de elétron-volt (1 eV ≈ 1,6×10^-19 J) ou calcular a energia com a ordem de grandeza errada, ficando muito abaixo do valor correto.
Primeiro, converte-se a perda de massa para quilogramas: Δm = 0,1×1,66×10^-27 = 1,66×10^-28 kg. Em seguida, aplica-se E = Δm c²: E = 1,66×10^-28×(3,00×10^8)² = 1,66×10^-28×9,00×10^16 = 1,494×10^-11 J. Portanto, aproximadamente, E = 1,5×10^-11 J.
O aluno esquece de aplicar o fator 0,1 à massa e usa 1,66×10^-27 kg diretamente em E = m c², obtendo um valor dez vezes maior.
O aluno usa E = m c em vez de E = m c², multiplicando a massa pela velocidade da luz sem elevá-la ao quadrado, o que gera 1,66×10^-28 × 3×10^8 ≈ 5×10^-20 J.
Raio-X da questão
fissão nuclear
avaliacao
energia em física · fórmula de Einstein
Revisar a relação entre massa e energia na fissão nuclear.
Confundir a energia liberada com a energia absorvida em reações nucleares, levando a um cálculo incorreto.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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