Esta apostila cobre tópicos selecionados de HL para o curso avaliado pela primeira vez em 2025; não constitui o programa completo.
Pré-requisitos: ler as quantidades e unidades declaradas, e usar aritmética e as condições do modelo abaixo.
Os exemplos são originais e fictícios: não são medições reais nem investigações reais de estudantes.
23.2
Fissão: conserve carga e nucleons, considere a energia
O que explicaria esta observação?
Um nêutron pode desencadear a fissão de um núcleo pesado, liberando energia e novos nêutrons. Se o processo se torna uma reação em cadeia depende do que acontece com esses nêutrons.
Construa o modelo
Na fissão nuclear, um núcleo pesado se divide em núcleos mais leves.
O número de prótons e o número de nucleons equilibrados em uma equação nuclear.
A massa de repouso total pode diminuir; a diferença corresponde à energia liberada através de E = Δmc².
Fissão: Divisão de um núcleo pesado em núcleos mais leves.
Reação em cadeia: Sequência na qual os produtos iniciam eventos subsequentes.
Nêutron entra, dois fragmentos e dois ou três nêutrons saem, com liberação de energia
Escolha evidências que possam testá-lo
Separe a conservação do número de nucleons da conservação da energia total.
Nêutrons liberados podem iniciar novas fissões, escapar ou ser absorvidos.
Um reator controlado e uma reação em cadeia descontrolada têm diferentes condições de gerenciamento de nêutrons.
No laboratório: Equilibre uma equação nuclear fornecida, use os dados de massa especificados e identifique o sistema. Analise modelos ou dados de reatores publicados; isso não é uma tentativa escolar de produzir fissão ou manusear materiais de reator.
Trabalhe a partir de quantidades conhecidas
Conhecido: U-235 absorve um nêutron, formando Ba-141, Kr-92 e três nêutrons.
Equilíbrio de nucleons: 235+1 = 141+92+3 = 236.
Equação de prótons: 92 = 56+36.
A diminuição de massa de 2.0×10⁻²⁸ kg corresponde a 1.8×10⁻¹¹ J usando c=3.0×10⁸ m/s.
Sua vez: Um núcleo U-235 mais um nêutron produz fragmentos com números de massa 141 e 92. Quantos nêutrons equilibram a equação?
Verifique a conclusão e seus limites
O número de massa não é uma massa precisa em quilogramas.
Rótulos inteiros equilibrados sozinhos não calculam a energia liberada.
Decaimento radioativo e fissão induzida por nêutrons não são descrições intercambiáveis.
Falso: Uma equação equilibrada apenas em número de núcleons fornece a liberação de energia em joules. Rótulos inteiros de massa e carga apenas verificam conservação; não dizem nada sobre energia. A energia liberada vem da pequena redução na MASSA REAL via E = mc^2, que requer massas medidas, não números de massa.
Chave:
Na fissão nuclear, um núcleo pesado se divide em núcleos mais leves.
Separe a conservação do número de nucleons da conservação da energia total.
Atenção: o número de massa não é uma massa precisa em quilogramas.
Escreva a partir do balanceamento de nêutrons 4
Um núcleo U-235 mais um nêutron produz fragmentos com números de massa 137 e 95.
Encontre quantos nêutrons equilibram o número de núcleons. Essa contagem não é a liberação de energia em joules.
Escreva a partir de uma verificação de conservação
U-235 absorve um nêutron: Xe-140 + Sr-94 + dois nêutrons.
Nucleons: 236 = 140 + 94 + 2. Prótons: 92 = 54 + 38. AMBAS as igualdades devem ser satisfeitas — se qualquer uma falhar, a equação está errada.
Escreva a partir de uma direção de defeito de massa
Os produtos de fissão são comparados aos reagentes.
Os produtos pesam MENOS: a massa faltante aparece como energia através de E = Δmc², porque a energia de ligação por nucleon aumenta em direção ao ferro.
Explorar
Balance integer labels; use mass data for energy
U-235 plus one neutron has 236 nucleons and 92 protons. Test the Ba-141, Kr-92 and three-neutron products, then calculate 1.8 × 10⁻¹¹ J from the separately stated mass decrease of 2.0 × 10⁻²⁸ kg.
