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Física nuclear

Física do IGCSE · Tópico 5

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15:46

Física Nuclear

Tudo ao seu redor é feito de átomos — porém um átomo é quase inteiramente espaço vazio. Se o núcleo tivesse o tamanho de uma bolinha de gude, todo o átomo teria o tamanho…

Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas

5.1

O átomo

Programa

5.1.1 O átomo

Central Suplementar
1 Descreva a estrutura de um átomo em termos de um núcleo com carga positiva e elétrons com carga negativa orbitando ao redor do núcleo 3 Descreva como o espalhamento de partículas alfa ($\alpha$) por uma lâmina fina de metal sustenta o modelo nuclear do átomo, fornecendo evidências para: (a) um núcleo muito pequeno rodeado por grande espaço vazio (b) um núcleo contendo a maior parte da massa do átomo (c) um núcleo que possui carga positiva
2 Saiba como os átomos podem formar íons positivos perdendo elétrons ou íons negativos ganhando elétrons

5.1.2 O núcleo

Central Suplementar
1 Descreva a composição do núcleo em termos de prótons e nêutrons
6 Descreva os processos de fissão nuclear e fusão nuclear como a divisão ou união de núcleos, incluindo a equação do nuclídeo e descrição qualitativa das mudanças de massa e energia sem valores
2 Enuncie as cargas relativas dos prótons, nêutrons e elétrons como +1, 0 e –1, respectivamente
3 Defina os termos número atômico (número de prótons) $Z$ e número de massa (número nucleônico) $A$ e seja capaz de calcular o número de nêutrons em um núcleo 7 Saiba a relação entre o número atômico e a carga relativa do núcleo
8 Saiba a relação entre o número nucleônico e a massa relativa do núcleo
4 Use a notação do nuclídeo $^{A}_{Z}\text{X}$
5 Explique o que se entende por isótopo e enuncie que um elemento pode ter mais de um isótopo

Fonte: Programa Cambridge International

Um átomo 原子 é composto por um pequeno núcleo central 原子核 com eletrons 电子 orbitando ao redor (em órbita 轨道, como planetas ao redor do Sol).

  • O núcleo tem uma carga positiva 电荷.
  • Os elétrons têm carga negativa.
  • O átomo como um todo é neutro, porque as cargas positivas e negativas são iguais.

Quase toda a massa 质量 está no núcleo, mas o núcleo é muito pequeno em comparação com todo o átomo. Portanto, um átomo é majoritariamente espaço vazio.

Um núcleo central de prótons e nêutrons com elétrons se movendo em órbitas circulares ao redor dele
O átomo nuclear: um minúsculo núcleo denso de prótons e nêutrons, com elétrons em órbitas ao seu redor

Íons

Um átomo é neutro, mas pode ganhar ou perder elétrons para se tornar um íon 离子.

  • Perder um ou mais elétrons → íon positivo (agora há mais prótons que elétrons).
  • Ganhar um ou mais elétrons → íon negativo.

Experimento de espalhamento alfa

Este experimento forneceu evidências para o modelo nuclear. Partículas alfa α粒子 (pequenas, rápidas e positivas) foram disparadas contra uma fina folha de ouro 金箔, e o espalhamento 散射 (a forma como elas ricochetearam) foi observado.

Os resultados e o que eles nos dizem:

  • Quase todas as partículas alfa passaram reto. → O átomo é majoritariamente espaço vazio.
  • Algumas foram defletidas 偏转 (curvadas) em pequenos ângulos. → O núcleo tem carga positiva, que repele as partículas alfa positivas.
  • Muito poucas voltaram quase diretamente. → O núcleo é muito pequeno e muito pesado, e contém a maior parte da massa do átomo.
Partículas alfa disparadas contra uma folha de ouro: a maioria passa reto, algumas defletem, muito poucas rebatem
A maioria das partículas alfa passa reto; algumas são defletidas e muito poucas rebatem no minúsculo núcleo denso
Explorar

Dentro do átomo

Um pequeno núcleo denso fica no centro com elétrons em camadas ao redor — arraste o número de prótons e veja as camadas se preencherem para fora.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
atom/ˈætəm/ 原子 yuán zi
nucleus/ˈnjuːklɪəs/ 原子核 yuán zǐ hé
orbit/ˈɔːbɪt/ 轨道 guǐ dào
charge/tʃɑːdʒ/ 电荷 diàn hè
mass/mæs/ 质量 zhì liàng
scattering/ˈskætərɪŋ/ 散射 sǎn shè
deflected/dɪˈflektɪd/ 偏转 piān zhuǎn
5.1

Dentro do núcleo

O núcleo é composto por dois tipos de partícula, chamados coletivamente de nucleons 核子:

  • prótons 质子, que têm uma carga relativa 相对 de $+1$;
  • nêutrons 中子, que têm carga relativa de $0$ (são neutros).

Um elétron tem carga relativa de $-1$. Um próton e um nêutron têm cada um uma massa relativa de aproximadamente $1$; um elétron é quase sem massa em comparação.

Dois números descrevem um núcleo:

  • o número de prótons 质子数 $Z$ (também chamado número atômico) — o número de prótons;
  • o número de nucleons 核子数 $A$ (também chamado número de massa) — o número de prótons mais nêutrons.

Então o número de nêutrons é $A - Z$.

Escrevemos um núcleo em notação de nuclídeo 核素:

$$^{A}_{Z}\text{X}$$

onde X é o símbolo químico. Por exemplo, $^{197}_{\ 79}\text{Au}$ tem $79$ prótons e $197 - 79 = 118$ nêutrons. A carga relativa de todo o núcleo é apenas $+Z$ (aqui $+79$), e sua massa relativa é cerca de $A$.

Isótopos

Isótopos 同位素 são átomos do mesmo elemento (o mesmo $Z$) mas com diferentes números de nêutrons (diferente $A$). Eles se comportam da mesma forma na química, mas diferentemente no núcleo. Por exemplo, $^{12}_{\ 6}\text{C}$ e $^{14}_{\ 6}\text{C}$ são ambos carbono.

Dois núcleos de carbono: carbono-12 com seis prótons e seis nêutrons, carbono-14 com seis prótons e oito nêutrons
Isótopos de carbono têm os mesmos seis prótons, mas diferentes números de nêutrons, então são o mesmo elemento com massa diferente

Fissão e fusão nuclear

Na fissão nuclear 核裂变, um núcleo pesado absorve um nêutron e depois se divide em dois núcleos menores, liberando dois ou três nêutrons e muita energia 能量:

$$^{235}_{\ 92}\text{U} + ^{1}_{0}\text{n} \rightarrow\ ^{141}_{\ 56}\text{Ba} + ^{92}_{36}\text{Kr} + 3\,{}^{1}_{0}\text{n}$$
Um nêutron atingindo um núcleo U-235, que se divide em Ba e Kr mais nêutrons e energia
Um nêutron divide um núcleo U-235 em dois núcleos menores, liberando mais nêutrons e energia

Os números superiores (números de nucleons) equilibrados em ambos os lados, assim como os números inferiores (números de prótons). Você pode usar isso para encontrar um número faltante — por exemplo, quantos nêutrons são liberados.

Na fusão nuclear 核聚变, dois núcleos leves se unem para formar um mais pesado, também liberando energia. É assim que o Sol produz sua energia, fundindo núcleos de hidrogênio 氢 para fazer hélio 氦. A reação abaixo — duas formas pesadas de hidrogênio (deutério e trítio) se unindo em hélio — é a usada em reatores de fusão na Terra:

$$^{2}_{1}\text{H} + ^{3}_{1}\text{H} \rightarrow\ ^{4}_{2}\text{He} + ^{1}_{0}\text{n}$$
Dois pequenos núcleos de hidrogênio a uniarem-se para formar um núcleo de hélio mais um nêutron e energia
Na fusão dois núcleos leves unem-se num mais pesado, libertando um nêutron e energia — a reação deutério-trítio usada em reatores de fusão

Tanto na fissão quanto na fusão, uma pequena quantidade de massa é perdida e convertida em energia.

Duas grandes torres de resfriamento de uma usina nuclear ao lado de um rio, emitindo nuvens brancas de vapor
Uma usina nuclear usa a energia da fissão para gerar eletricidade; as torres liberam calor residual na forma de vapor
Explorar

A reação em cadeia de fissão

Um nêutron divide um núcleo de urânio, que libera energia E mais nêutrons — esses dividem mais núcleos, e assim por diante.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
ion/ˈaɪɒn/ 离子 lí zi
alpha particle/ˈælfə ˈpɑːtɪkl/ α粒子 α lì zi
gold foil/ɡəʊld fɔɪl/ 金箔 jīn bó
nucleon/ˈnjuːklɪən/ 核子 hé zǐ
isotope/ˈaɪsətəʊp/ 同位素 tóng wèi sù
nuclear fission/ˈnjuːklɪə ˈfɪʃn/ 核裂变 hé liè biàn
energy/ˈenədʒi/ 能量 néng liàng
nuclear fusion/ˈnjuːklɪə ˈfjuːʒn/ 核聚变 hé jù biàn
hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ 氢 qīng
helium/ˈhiːlɪəm/ 氦 hài
unstable/ʌnˈsteɪbl/ 不稳定 bù wěn dìng
radiation/ˌreɪdɪˈeɪʃn/ 辐射 fú shè
5.2

Radioatividade

Programa

5.2.1 Detecção de radioatividade

Central Suplementar
1 Saiba o que se entende por radiação de fundo
2 Conheça as fontes que contribuem significativamente para a radiação de fundo, incluindo: (a) gás radônio (no ar) (b) rochas e edifícios (c) alimentos e bebidas (d) raios cósmicos
3 Saiba que a radiação nuclear ionizante pode ser medida usando um detector conectado a um contador
4 Use a taxa de contagem medida em contagens / s ou contagens / minuto 5 Use medições de radiação de fundo para determinar uma taxa de contagem corrigida

5.2.2 Os três tipos de emissão nuclear

Central Suplementar
1 Descreva a emissão de radiação de um núcleo como espontânea e aleatória em direção
2 Identificar emissões alfa ($\alpha$), beta ($\beta$) e gama ($\gamma$) do núcleo recordando: (a) sua natureza (b) seus efeitos de ionização relativos (c) suas capacidades de penetração relativas ($\beta^+$ não estão incluídos, as partículas $\beta$ serão consideradas referindo-se a $\beta^-$) 3 Descrever a deflexão de partículas $\alpha$, partículas $\beta$ e radiação $\gamma$ em campos elétricos e campos magnéticos
4 Explique seus efeitos de ionização relativos com referência a: (a) energia cinética (b) carga elétrica

5.2.3 Decaimento radioativo

Central Suplementar
1 Saber que o decaimento radioativo é uma mudança em um núcleo instável que pode resultar na emissão de partículas $\alpha$ ou partículas $\beta$ e/ou radiação $\gamma$ e saber que essas mudanças são espontâneas e aleatórias 3 Saber que isótopos de um elemento podem ser radioativos devido a um excesso de nêutrons no núcleo e/ou ao núcleo ser muito pesado
2 Declarar que durante o decaimento $\alpha$ ou o decaimento $\beta$, o núcleo muda para o de um elemento diferente 4 Descrever o efeito do decaimento $\alpha$, decaimento $\beta$ e emissões $\gamma$ no núcleo, incluindo um aumento na estabilidade e uma redução no número de nêutrons em excesso; a seguinte mudança no núcleo ocorre durante a emissão $\beta$: nêutron $\rightarrow$ próton + elétron
5 Usar equações de decaimento, usando notação nuclídea, para mostrar a emissão de partículas $\alpha$, partículas $\beta$ e radiação $\gamma$

5.2.4 Vida meia

Central Suplementar
1 Defina a vida meia de um isótopo específico como o tempo necessário para metade dos núcleos desse isótopo em qualquer amostra decair; lembre-se e use essa definição em cálculos simples, que podem envolver informações em tabelas ou curvas de decaimento (cálculos não incluirão radiação de fundo) 2 Calcule a vida meia a partir de dados ou curvas de decaimento das quais a radiação de fundo não foi subtraída
3 Explique como o tipo de radiação emitida e a vida meia de um isótopo determinam qual isótopo é usado em aplicações incluindo: (a) alarmes de incêndio domésticos (detetores de fumaça) (b) irradiação de alimentos para matar bactérias (c) esterilização de equipamentos usando raios gama (d) medição e controle de espessuras de materiais com a escolha de radiações ligadas à penetração e absorção (e) diagnóstico e tratamento de câncer usando raios gama

5.2.5 Precauções de segurança

Central Suplementar
1 Enuncie os efeitos das radiações nucleares ionizantes sobre seres vivos, incluindo morte celular, mutações e câncer
2 Descreva como materiais radioativos são movidos, usados e armazenados de forma segura 3 Explique precauções de segurança para toda radiação ionizante em termos de reduzir o tempo de exposição, aumentar a distância entre a fonte e os tecidos vivos e usar blindagem para absorver a radiação

Fonte: Programa Cambridge International

Decaimento radioativo & meia-vida

Um núcleo instável 不稳定 quebrará e emitirá radiação 辐射, seja mais cedo ou mais tarde. Isso é decaimento 衰imento radioativo 放射性. Um núcleo pode ser instável porque tem muitos nêutrons ou porque é muito pesado.

O decaimento é espontâneo 自发 (ocorre sozinho, e você não pode acelerá-lo ou desacelerá-lo) e aleatório 随机 (você não pode dizer qual núcleo decairá a seguir ou exatamente quando).

Radiação de fundo

Alguma radiação está ao nosso redor o tempo todo. Esta é a radiação de fundo 背景辐射. Suas principais fontes são:

  • gás rônio 氡 no ar (geralmente a maior fonte);
  • rochas e edifícios;
  • alimentos e bebidas;
  • raios cósmicos 宇宙射线 do espaço.

Medindo radiação

A radiação pode ser medida com um detector 探测器 conectado a um contador 计数器. A taxa de contagem 计数率 é o número de contagens por segundo (ou por minuto).

Para encontrar a taxa de contagem real de uma fonte, primeiro meça a taxa de contagem de fundo sozinha, depois subtraia-a. A resposta é a taxa de contagem corrigida 修正:

$$\text{corrected count rate} = \text{measured count rate} - \text{background count rate}$$

Exemplo resolvido. Um detector colocado ao lado de uma fonte lê $250$ contagens/min. Com a fonte removida, a taxa de contagem de fundo é $30$ contagens/min. Encontre a taxa de contagem corrigida.

$$250 - 30 = 220\ \text{counts/min}$$
Um contador Geiger portátil com um tubo detector e uma pequena tela que mostra a taxa de contagem
Um contador Geiger portátil detecta radiação ionizante e mostra a taxa de contagem em sua tela
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Decaimento radioativo

N = N₀·bᵗ

O número de núcleos instáveis decai exponencialmente.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
radioactive/ˌreɪdɪəʊˈæktɪv/ 放射性 fàng shè xìng
decay/dɪˈkeɪ/ 衰变 shuāi biàn
spontaneous/spɒnˈteɪnɪəs/ 自发 zì fā
random/ˈrændəm/ 随机 suí jī
background radiation/ˈbækɡraʊnd ˌreɪdɪˈeɪʃn/ 背景辐射 bèi jǐng fú shè
radon/ˈreɪdɒn/ 氡 dōng
cosmic rays/ˈkɒzmɪk reɪz/ 宇宙射线 yǔ zhòu shè xiàn
detector/dɪˈtektə/ 探测器 tàn cè qì
counter/ˈkaʊntə/ 计数器 jì shù qì
count rate/kaʊnt reɪt/ 计数率 jì shù lǜ
corrected/kəˈrektɪd/ 修正 xiū zhèng
ionising/ˈaɪənaɪzɪŋ/ 电离 diàn lí
aluminium/ˌæljʊˈmɪnɪəm/ 铝 lǚ
electromagnetic wave/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk weɪv/ 电磁波 diàn cí bō
lead/liːd/ 铅 qiān
penetrating/ˈpenɪtreɪtɪŋ/ 穿透 chuān tòu
absorbed/əbˈsɔːbd/ 吸收 xī shōu
beta particle/ˈbiːtə ˈpɑːtɪkl/ β粒子 β lì zi
gamma radiation/ˈɡæmə ˌreɪdɪˈeɪʃn/ γ射线 γ shè xiàn
kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ 动能 dòng néng
electric field/ɪˈlektrɪk fiːld/ 电场 diàn chǎng
magnetic field/mæɡˈnetɪk fiːld/ 磁场 cí chǎng
stable/ˈsteɪbl/ 稳定 wěn dìng
sample/ˈsæmpl/ 样品 yàng pǐn
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5.2

Os três tipos de radiação

A radiação pode ser de um dos três tipos. Cada tipo é ionizante 电离, o que significa que pode arrancar elétrons de átomos em seu caminho.

Tipo O que é Efeito ionizante Parado por
alfa (α) um núcleo de hélio: 2 prótons + 2 nêutrons, carga $+2$ mais forte uma folha de papel ou alguns cm de ar
beta (β) um elétron em movimento rápido, carga $-1$ médio alguns mm de alumínio 铝
gama (γ) uma onda eletromagnética de alta energia 电磁波, sem carga mais fraco chumbo 铅 espesso ou concreto (apenas reduzido, nunca totalmente parado)

Assim, uma partícula alfa é a mais ionizante, mas a menos penetrante 穿透 (é facilmente absorvida 吸收). Uma partícula beta β粒子 está no meio. A radiação gama γ射线 é a menos ionizante, mas a mais penetrante.

Alfa parado por papel, beta parado por alumínio, gama apenas reduzido por chumbo
Papel para alfa, alguns milímetros de alumínio para beta e chumbo espesso apenas reduzem o gama

Podemos explicar os efeitos de ionização pela carga e energia cinética 动能: uma partícula alfa tem grande carga ($+2$) e é lenta e pesada, então puxa fortemente os elétrons que passa e ioniza muito. Uma partícula beta tem carga menor e se move mais rápido, então ioniza menos.

Deflexão em campos

Como as partículas alfa e beta possuem carga, elas são defletidas por um campo elétrico 电场 e por um campo magnético 磁场. Elas curvam em direções opostas, porque suas cargas têm sinais opostos, e a partícula beta mais leve curva mais. Raios gama não têm carga, então não são defletidos de forma alguma.

Alfa curvando para um lado, beta curvando para o outro e mais, gama indo reto entre duas placas carregadas
Alfa e beta curvam em direções opostas; a beta mais leve curva mais, e o gama sem carga não é defletido
5.2

Equações de decaimento

Quando um núcleo decai, os números de nucleons e prótons devem equilibrar em ambos os lados.

Decaimento alfa — o núcleo perde 2 prótons e 2 nêutrons, então $A$ cai em $4$ e $Z$ cai em $2$. Ele se torna um elemento diferente:

$$^{A}_{Z}\text{X} \rightarrow\ ^{A-4}_{Z-2}\text{Y} + ^{4}_{2}\alpha$$

Exemplo resolvido. Um núcleo de rádio $^{226}_{\ 88}\text{Ra}$ emite uma partícula alfa. Encontre o número de nucleons e o número de prótons do novo núcleo.

O decaimento alfa diminui $A$ em $4$ e $Z$ em $2$:

$$^{226}_{\ 88}\text{Ra} \rightarrow\ ^{222}_{\ 86}\text{Rn} + ^{4}_{2}\alpha$$

Então o novo núcleo (radônio) tem número de nucleons $222$ e número de prótons $86$.

Decaimento beta — dentro do núcleo, um nêutron se transforma em um próton mais um elétron:

$$\text{neutron} \rightarrow \text{proton} + \text{electron}$$

O elétron rápido sai como a partícula beta. Então $A$ permanece o mesmo, mas $Z$ aumenta em $1$, resultando em um elemento diferente:

$$^{24}_{11}\text{Na} \rightarrow\ ^{24}_{12}\text{Mg} + ^{\ \ 0}_{-1}\beta$$

Emissão gama — o núcleo perde apenas energia, então $A$ e $Z$ não mudam. O decaimento alfa e beta deixam o núcleo mais estável 稳定; a gama é frequentemente emitida ao mesmo tempo para levar embora a energia excedente.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
electron/ɪˈlektrɒn/ 电子 diàn zi
proton/ˈprəʊtɒn/ 质子 zhì zi
relative/ˈrelətɪv/ 相对 xiāng duì
neutron/ˈnjuːtrɒn/ 中子 zhōng zǐ
proton number/ˈprəʊtɒn ˈnʌmbə/ 质子数 zhì zǐ shù
nucleon number/ˈnjuːklɪən ˈnʌmbə/ 核子数 hé zǐ shù
nuclide/ˈnjuːklaɪd/ 核素 hé sù
5.2

Meia-vida

Como o decaimento é aleatório, não podemos acompanhar um único núcleo. Em vez disso, descrevemos uma grande amostra 样品 usando sua meia-vida.

A meia-vida 半衰期 de um isótopo é o tempo necessário para que metade dos núcleos instáveis em uma amostra decaia. Após cada meia-vida, a taxa de contagem (ou o número de núcleos instáveis restantes) cai à metade.

Por exemplo, se uma fonte tem uma taxa de contagem de $800$ contagens/min e uma meia-vida de $3$ horas:

Tempo / horas 0 3 6 9
Taxa de contagem / (contagens/min) 800 400 200 100

Após $6$ horas (duas meias-vidas), a taxa de contagem caiu à metade duas vezes: $800 \to 400 \to 200$. Você pode ler uma meia-vida em um gráfico de decaimento encontrando o tempo para a taxa de contagem cair de qualquer valor para a metade dele. Se as leituras incluírem radiação de fundo, subtraia a taxa de contagem de fundo de cada leitura primeiro, depois encontre a meia-vida a partir dos valores corrigidos.

Exemplo resolvido. A atividade de uma fonte cai de $800$ contagens/min para $100$ contagens/min. Sua meia-vida é $5$ dias. Quanto tempo levou?

Conte as divisões ao meio: $800 \to 400 \to 200 \to 100$ são três meias-vidas, então o tempo é $3 \times 5 = 15\ \text{days}$.

Uma curva de decaimento da taxa de contagem em função do tempo, dividindo-se ao meio a cada meia-vida
A cada meia-vida $T$, a taxa de contagem divide-se ao meio: $N_0 \to N_0/2 \to N_0/4 \to N_0/8$
Explorar

Meia-vida — assista aos núcleos decaírem

Cada núcleo tem uma chance fixa de decair, aleatoriamente. Avance o tempo: cerca de metade dos núcleos restantes decai a cada meia-vida — então a contagem cai pela metade, depois cai novamente pela metade.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
half-life/hɑːf laɪf/ 半衰期 bàn shuāi qī
smoke alarm/sməʊk əˈlɑːm/ 烟雾报警器 yān wù bào jǐng qì
bacteria/bækˈtɪərɪə/ 细菌 xì jūn
sterilise/ˈsterəlaɪz/ 消毒 xiāo dú
medical tracer/ˈmedɪkl ˈtreɪsə/ 医用示踪剂 yī yòng shì zōng jì
cancer/ˈkænsə/ 癌症 ái zhèng
living cells/ˈlɪvɪŋ selz/ 细胞 xì bāo
mutation/mjuːˈteɪʃn/ 突变 tū biàn
5.2

Aplicações da radioatividade

O isótopo escolhido para uma tarefa depende do seu tipo de radiação e da sua meia-vida:

  • alarmes de incêndio 烟雾报警器 usam uma fonte alfa (a alfa é facilmente bloqueada, sendo segura fora do alarme, e uma longa meia-vida significa que dura anos);
  • usar radiação em alimentos ou equipamentos mata bactérias 细菌 e germes — isso precisa de raios gama penetrantes para esterilizar 消毒 o item selado;
  • medir e controlar a espessura de folhas de papel ou metal usa uma fonte beta (a quantidade que passa através muda com a espessura);
  • um traçador médico 医用示踪剂 é uma pequena quantidade de um isótopo emissor de gama com curta meia-vida, injetado no corpo: um detector fora do corpo segue onde ele vai, os raios gama escapam facilmente do corpo, e a atividade cai rapidamente para um nível seguro;
  • os raios gama são usados para encontrar e tratar câncer 癌症 dentro do corpo, porque podem passar para fora (ou para dentro) do corpo.
Um paciente imobilizado por uma máscara de malha sob uma máquina de radioterapia, com lasers verdes de alinhamento cruzando a máscara
Radioterapia: uma máscara de malha mantém o paciente imóvel enquanto lasers de alinhamento direcionam raios gama precisamente num tumor para tratar o câncer
5.2

Segurança

A radiação ionizante danifica células vivas 细胞. Pode causar morte celular, mutações 突变 (alterações nos genes) e câncer.

Ao trabalhar com fontes radioativas, mantenha a dose 剂量 (a quantidade de radiação recebida) baixa fazendo:

  • reduzir o tempo de exposição 照射 — passe o mínimo possível de tempo perto da fonte;
  • aumentar a distância entre si e a fonte;
  • usar blindagem 屏蔽, como chumbo, entre a fonte e o seu corpo.

As fontes radioativas devem ser manuseadas com pinças (não com as mãos nuas), mantidas apontando para longe das pessoas e guardadas numa caixa forrada de chumbo.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
dose/dəʊs/ 剂量 jì liàng
exposure/ekˈspəʊʒə/ 照射 zhào shè
shielding/ˈʃiːldɪŋ/ 屏蔽 píng bì
5.2

Dicas de prova

  • O número nucleônico (em cima) é prótons + neutrões; o número protónico (em baixo) é apenas prótons. Número de neutrões = número nucleônico − número protónico.
  • Isótopos têm o mesmo número protónico mas números nucleónicos diferentes — o mesmo elemento com um número diferente de neutrões.
  • Classifique as radiações de duas formas: a alfa é a mais ionizante mas menos penetrante (bloqueada por papel); a gama é a menos ionizante mas mais penetrante (precisa de chumbo espesso). A beta está no meio (bloqueada por alguns mm de alumínio).
  • Em toda equação de decaimento, os números de cima devem equilibrar e os números de baixo devem equilibrar. Decaimento alfa: $A-4$, $Z-2$. Decaimento beta: $A$ inalterado, $Z+1$.
  • Sempre subtraia a taxa de contagem de fundo antes de usar as leituras de uma fonte. Após $n$ meias-vidas, a taxa de contagem dividiu-se ao meio $n$ vezes — conte as divisões ao meio em vez de adivinhar pelo tempo total.

Aulas interativas sobre este tópico

Passe por ele passo a passo, com exercícios de verificação instantânea.

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