Colisões no ENEM PPL 2024
Na fissão do urânio-235, esse átomo é dividido em átomos mais leves quando bombardeado por um nêutron. Nos reatores nucleares, novas reações ocorrem a partir dos nêutrons liberados na fissão, caracterizando uma reação em cadeia. Essa reação é mais eficiente quando esses nêutrons têm energia cinética baixa. Por isso, é utilizada uma substância moderadora na qual os nêutrons possam colidir, transferindo parte da energia. Considere que essas colisões são frontais e aproximadamente elásticas, que a substância moderadora é um alvo em repouso e que as velocidades dos nêutrons, υnf, e da substância moderadora, υsf, após a colisão, são:
em que mn é a massa do nêutron, ms é a massa da substância moderadora e υ0 é a velocidade inicial do nêutron. A substância moderadora que promoverá a maior redução de velocidade dos nêutrons, nesse processo de colisão, será:
Ver gabarito e explicação
Gabarito: A
Como a questão depende de fórmulas em uma imagem que não posso ver, o raciocínio será baseado no conceito geral de colisões elásticas. A redução de velocidade do nêutron é máxima quando a massa do moderador é a mais próxima possível da massa do nêutron (mn). Isso porque, em colisões elásticas frontais, a transferência de energia é máxima para massas iguais.
Analisando as alternativas: o nêutron tem massa aproximadamente 1 u. A opção A (²₁D) é o deutério, com massa 2 u – a mais próxima de 1 u. As outras opções têm massas muito maiores: hélio-4 (4 u), carbono-12 (12 u), nitrogênio-14 (14 u) e estrôncio-94 (94 u). Quanto maior a diferença de massa, menor a fração de energia cinética transferida do nêutron para o moderador.
Portanto, a alternativa correta é a letra A (²₁D), pois com massa 2 u ela maximiza a perda de velocidade do nêutron em uma colisão elástica frontal.
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