Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Física 12º ano

núcleos atómicos e radioatividade
by

Carolina Nogueira

on 3 June 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Física 12º ano

3. Núcleos atómicos e radioatividade Unidade 3 - Física Moderna Processos de estabiizzação dos núcleos: decaimento radioativo Propriedades das emissões radioativas (alfa, beta e gama) Lei do decaimento radioativo Período de decaimento Energia de ligação nuclear e estabilidade dos núcleos Trabalho realizado por:

Ana Carolina Soares
António Reis
Diogo Amador
Filipa Pereira
Sara Moreira
Ricardo Vareiro Atividade de uma amostra radioativa Detetores de radiação ionizante Fontes naturais e artificiais de radioatividade Efeitos biológicos da radioatividade
Dose de radiação absorvida e dose-equivalente biológica Aplicações da radiação ionizante Reações nucleares: fissão e fusão nucleares Marie e Pierre Curie (séc. XIX)
Radioatividade: fenómeno de emissão espontânea de radiações por parte de certos núleos; Radioatividade natural:
-Raios cósmicos;
-Materiais radioativas em rochas;
-Radiação emitida pelos isótopos radioativos contidos nos seres vivos;
-Rádon;
-Atmosfera. Materiais radioativos naturais:
-Nuclídeos primários;
-Nuclídeos secundários;
-Nuclídeos induzidos. Série radioativa: é constituída pelo conjunto de nuclídeos radioativos que procedem de um mesmo nuclídeo radioativo inicial que, por desintegrações sucessivas, termina num mesmo nuclídeo estável. Radioatividade artificial:
-Reatores nucleares;
-Aparelhos de diagnóstico médico que utlizam o raio X;
-Descargas de resíduos radioativos em centrais nucleares; -Dosímetro
-Detetores de neutrões e de radiçaõ gama;
-Detetores de radiação ambiental. Detetor de Geiger Os efeitos biológicos da radiação:
-devem-se, principalmente, à ionização que produz, podendo alterar a estrutura das moléculas que constituem as células e causar a sua morte;
-dependem do tipo de radiação, da dose de radiação absorvida e do tipo de tecido irrigado.

Dose de radiação absorvida = Energia absorvida/Massa do material (Gy ou J/kg)

Dose-equivalente biológia = Dose de radiação absorvida x RBE (Sv) -Diagnóstico de doenças, através de técnicas como o TAC, a PET e a ressonância magnética nuclear;
-Tratamento de doenças oncológicas a partir de isótopos radioativos que são usados como "marcadores"; Aplicações na medicina
-Usada como técnica analítica extremamente precisa que permite medir concentrações muito pequenas da maioria dos elementos (análise por ativação de neutrões). Aplicações na química
-Esterilizar e pasteurizar alimentos e produtos farmacêuticos;
-Controlo de qualidade de produtos fabricados;
-Verificar soldaduras em oleodutos e aviões, etc. Aplicações na indústria TAC do Hospital de Mirandela TAC ao joelho Fissão nuclear Processo no qual um núcleo pesado se cinde em dois outros núcleos de menor massa, com libertação de grande quantidade de energia. Reação nuclear: ocorre quando os núcleos atómicos são bombardedos com vários tipos de de partículas e estas não são desviadas. Fusão nuclear Processo no qual dois núcleos leves dão origem a um núcleo mais pesado, com libertação de energia. A fissão nuclear pode ser utilizada para produzir eletricidade em reatores nucleares. Vantagens: Desvantagens: Inevitável produção de produtos secundários nocivos;
Energia não renovável;
Causa poluição térmica; Produz grandes quantidades de energia;
Não causa nenhum efeito de estufa ou chuvas ácidas;
Não são necessários grandes investimentos no recurso;
Os produtos nocivos da energia nuclear são mais fáceis de manter armazenados de forma controlada e em locais seguros. O principal tipo de fusão que ocorre no interior das estrelas é o de Hidrogénio em Hélio, onde dois protões se fundem numa partícula alfa (um núcleo de hélio), libertando dois positrões, dois neutrinos e energia. Mas dentro desse processo ocorrem várias reações individuais, que variam de acordo com a massa da estrela. Para estrelas do tamanho do Sol ou menores, a cadeia protão-protão é a reação dominante. No Sol ocorrem reações de fusão nuclear Física nuclear (1896) - Antoine Henry Becquerel quando estudava a emissão de luz pela matéria A radioatividade é um fenómeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos, chamados radioativos, são capazes de emitir radiações. Ernest Rutherford mostrou a existência de três tipos de radiações (alfa, beta e gama) de acordo com a capacidade de penetrar na matéria e de ionizar o ar. Penetração Ionização Radiação gama

Radiação beta

Radiação alfa O fenómeno de radioatividade deve-se à existência de núcleos que não são estáveis e que se transformam noutros, resultando núcleos mais estáveis. Átomo com o seu núcleo central e a nuvem eletrónica Estabilidade dos núcleos atómicos Os protões e os neutrões mantêm-se unidos nos núcleos atómicos devido à força nuclear forte. A força nuclear fraca é responsável pelo decaimento beta.

O fator principal que determina se um núcleo é estável é a razão neutrão/protão, N/Z. Para átomos estáveis de elementos de número atómico baixo, o valor N/Z é próximo de 1.

A maior parte dos núcleos radioativos ficam fora da faixa de estabilidade:
Acima da faixa de estabilidade - para baixar esta razão, estes núcleos emitem partículas beta menos (eletrões).
Abaixo da faixa de estabilidade - para aumentar esta razão, estes núcleos ou emitem partículas beta mais (positrões) ou sofrem captura eletrónica. β Verifica-se que:
Os núcleos que contêm 2, 8, 20, 50, 82 ou 126 protões ou neutrões são geralmente mais estáveis.
Os núcleos com um número par de protões e neutrões são geralmente mais estáveis.
Todos os isótopos dos elementos com os números atómicos superiores a 83 são radioativos. Energia de ligação nuclear A massa total de um núcleo é sempre menor do que a massa dos seus nucleões. Há, portanto, uma diferença de massa entre os protões e os neutrões separados e os mesmos protões e neutrões juntos, num núcleo atómico. Isso deve-se à energia de ligação nuclear.

De acordo com a relação de equivalência entre massa e energia de Einstein tem-se que:

então .Assim, a massa dessas partículas afastadas é ,quando essas partículas se

juntam , sendo M a massa do núcleo atómico.


Energia de ligação nuclear - energia libertada quando um núcleo se forma a partir dos seus constituintes ou energia fornecida para desagregar um núcleo nas partículas constituintes. A energia de ligação associada de um núcleo é um indicador de estabilidade do núcleo, pois quanto maior for esta mais estável é o núcleo. Energia de ligação por nucleão:
Para valores muito grandes de número de massa, A, a repulsão eletrostática torna-se tão intensa que um núcleo com A>300 é instável e tende a sofrer fissão nuclear espontânea. A radioatividade consiste na transformação ou desintegração de núcleos instáveis com formação de núcleos mais estáveis, por emissão de partículas e/ou radiação eletromagnética

Existem 3 tipos de decaimentos ou emissões radio ativas:

Decaimento alfa - o núcleo, ao emitir uma partícula alfa, perde dois protões e dois neutrões, diminuindo assim o número atómico, Z, duas unidades, e o número de massa, A, quatro unidades. A emissão alfa ocorre, principalmente, em núcleos grandes, nos quais a força nuclear forte não é capaz de manter unidos os protões e os neutrões. Decaimento beta - o número de massa, A, permanece constante, enquanto que o número atómico, Z, pode aumentar de uma unidade (decaimento ) ou diminuir de uma unidade (decaimento ). Decaimento beta menos - um núcleo instável, com excesso de neutrões, emite um eletrão e um antineutrino. O eletrão emitido provém da desintegração de um neutrão. Decaimento beta mais - um núcleo instável, com défice de neutrões, torna-se mais estável emitindo um positrão e um neutrino. O positrão emitido provém da desintegração de um protão. Decaimento gama - um núcleo radioativo num estado excitado decai para um estado de menor energia emitindo um fotão. Não há alteração nem do número atómico nem do número de massa.

Os decaimentos alfa e beta são normalmente acompanhados de emissão gama. Seja N o número de núcleos radioativos de uma amostra, num determinado instante de tempo, t. À medida que o tempo passa, o número N de núcleos radioativos presentes na amostra diminui de acordo com a expressão: (Lei do decaimento radioativo) Sendo o número de núcleos radioativos existentes inicialmente na amostra e lambda a constante de decaimento. O número de núcleos da amostra radioativa diminui exponencialmente com o tempo.
O tempo médio de vida (vida média) é o inverso da constante de decaimento. O período de decaimento, também designado por tempo de meia vida ou período de desintegração, é o tempo que decorre até que o número de núcleos radioativos se reduza a metade do valor inicial. A atividade, A, de uma amostra radioativa é o número de decaimentos por unidade de tempo. É, portanto, uma medida da rapidez com que a desintegração ocorre. Seja N o número de núcleos radioativos da amostra, a atividade não é nada mais que a taxa de decaimento, R. Assim sendo: Pela lei do decaimento radioativo, tem-se: (Bq) A atividade de uma amostra radioativa também diminui exponencialmente com o tempo, pois
Full transcript