A energia nuclear, usada tanto para gerar eletricidade quanto em armas, vem de dois processos principais: fissão e fusão nuclear. Ambos envolvem o núcleo dos átomos e liberam uma enorme quantidade de energia, muito maior do que qualquer reação química comum.
Fissão Nuclear
A fissão nuclear é o processo em que um núcleo atômico pesado, como o do urânio-235, é dividido em dois núcleos menores, liberando nêutrons e energia. Essa divisão geralmente é provocada pelo bombardeamento com um nêutron.
\( {}^{235}_{92}\text{U} + n \rightarrow {}^{141}_{56}\text{Ba} + {}^{92}_{36}\text{Kr} + 3n + \text{energia} \)
Esse processo libera nêutrons que podem causar a fissão de outros núcleos, gerando uma reação em cadeia.
#inserir imagem aqui# (Imagem sugerida: Esquema mostrando a fissão do urânio com liberação de nêutrons e reação em cadeia)
Aplicações da fissão:
- Usinas nucleares (geração de energia elétrica)
- Bombas atômicas
Fusão Nuclear
A fusão nuclear ocorre quando dois núcleos leves se unem para formar um núcleo mais pesado, liberando uma quantidade ainda maior de energia do que a fissão.
\( {}^{2}_{1}\text{H} + {}^{3}_{1}\text{H} \rightarrow {}^{4}_{2}\text{He} + n + \text{energia} \)
Esse processo é o que acontece naturalmente no Sol e em outras estrelas. Porém, para que a fusão aconteça, é necessário atingir temperaturas e pressões extremamente altas, o que ainda é um desafio tecnológico.
#inserir imagem aqui# (Imagem sugerida: fusão de núcleos de hidrogênio formando hélio, com liberação de energia)
Aplicações da fusão (futuras):
- Energia limpa e abundante (reatores experimentais como o ITER)
- Bombas de hidrogênio (aplicação militar)
Equivalência Massa-Energia
Tanto na fissão quanto na fusão, uma pequena parte da massa dos átomos se transforma em energia, conforme a famosa equação de Einstein:
\( E = m \cdot c^2 \)
- \( E \): energia liberada (J)
- \( m \): massa transformada (kg)
- \( c \): velocidade da luz (\(3{,}0 \times 10^8 \, \text{m/s}\))
Tabela resumo – Fissão vs Fusão
| Processo | O que acontece | Liberação de energia | Exemplo |
|---|---|---|---|
| Fissão | Núcleo pesado se divide | Alta | \( {}^{235}_{92}\text{U} \rightarrow {}^{141}_{56}\text{Ba} + {}^{92}_{36}\text{Kr} \) |
| Fusão | Núcleos leves se unem | Muito alta | \( {}^{2}_{1}\text{H} + {}^{3}_{1}\text{H} \rightarrow {}^{4}_{2}\text{He} \) |
Exercício Resolvido
Exercício: Qual a energia liberada se 0,001 g de massa for convertida totalmente em energia?