Questão do ENEM 2024

Ciências da Natureza · habilidade 23Reaplicação · Caderno Azul · Questão 126

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, $\upsilon_{nf}$ , e da substância moderadora, $\upsilon_{sf}$ , após a colisão, são:

$\upsilon_{nf} = \left(\dfrac{m_n - m_s}{m_n + m_s}\right)\upsilon_0$

$\upsilon_{sf} = \left(\dfrac{2m_n}{m_n + m_s}\right)\upsilon_0$

em que $m_n$ é a massa do nêutron, $m_s$ é a massa da substância moderadora e $\upsilon_0$ é a velocidade inicial do nêutron.

A substância moderadora que promoverá a maior redução de velocidade dos nêutrons, nesse processo de colisão, será:

Alternativa A: ${}^{2}_{1}\mathrm{D}$ gabarito
Justificativa
Esta alternativa está correta. A velocidade final do nêutron é $\upsilon_{nf} = \frac{m_n - m_s}{m_n + m_s}\upsilon_0$ , e a maior redução ocorre quando o módulo dessa razão é o menor. Com $m_n \approx 1$ u e deutério de massa 2 u, resulta $\left|\frac{1-2}{1+2}\right| = \frac{1}{3}$ , o menor valor entre as opções, ou seja, o nêutron fica com cerca de um terço da velocidade inicial.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa B: ${}^{4}_{2}\mathrm{He}$
Justificativa
Esta alternativa está errada. Com o hélio, de massa 4 u, e o nêutron de massa aproximada 1 u, a razão é $\left|\frac{1-4}{1+4}\right| = \frac{3}{5}$ . O nêutron mantém 60% da velocidade, redução menor que a obtida com o deutério.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa C: ${}^{12}_{6}\mathrm{C}$
Justificativa
Esta alternativa está errada. Com o carbono, de massa 12 u, a razão é $\left|\frac{1-12}{1+12}\right| = \frac{11}{13}$ , em torno de 0,85. O nêutron conserva a maior parte da velocidade, pois a diferença de massas é grande.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa D: ${}^{14}_{7}\mathrm{N}$
Justificativa
Esta alternativa está errada. Com o nitrogênio, de massa 14 u, a razão é $\left|\frac{1-14}{1+14}\right| = \frac{13}{15}$ , cerca de 0,87. A redução da velocidade é pequena, porque o nêutron quase retorna com o mesmo módulo.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa E: ${}^{94}_{38}\mathrm{Sr}$
Justificativa
Esta alternativa está errada. Com o estrôncio, de massa 94 u, a razão é $\left|\frac{1-94}{1+94}\right| = \frac{93}{95}$ , cerca de 0,98. O nêutron quase não perde velocidade, pois colide com um núcleo muito mais pesado.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.

Comentários do professor

Ainda sem comentário cadastrado.

Comentários de alunos

Entre com uma conta matriculada em turma para ver e postar comentários.

Fonte e auditoria

Código INEP: 111547
Código da prova: 1333
Arquivo do PDF: 2024_PV_reaplicacao_PPL_D2_CD7.pdf