Ciências da NaturezaFísica Moderna (Radioatividade, Relatividade e Física Quântica)Médio

Questão de Física Moderna (Radioatividade, Relatividade e Física Quântica) — ENEM

Em uma usina nuclear, o urânio-235 sofre fissão ao absorver um nêutron, dividindo-se em bário-141 e criptônio-92, liberando 3 nêutrons e energia. A equação de Einstein E = mc² explica que a pequena diferença de massa entre os reagentes e os produtos (chamada defeito de massa) é convertida em energia. Se o defeito de massa em uma reação de fissão é Δm = 3,0 × 10⁻²⁸ kg, qual é a energia liberada? (c = 3 × 10⁸ m/s)
AE = 2,7 × 10⁻¹¹ J
BE = 9,0 × 10⁻¹² J
CE = 9,0 × 10⁻¹¹ J
DE = 2,7 × 10⁻¹² J
EE = 3,0 × 10⁻¹⁹ J

Gabarito comentado

Apesar de Δm ser extremamente pequeno (10⁻²⁸ kg), o fator c² = 9 × 10¹⁶ m²/s² amplifica a energia para valores significativos em escala atômica. Cada fissão libera ~200 MeV. Em 1 g de U-235 com ~2,5 × 10²¹ átomos, a energia total é comparável à de 20.000 toneladas de TNT — base das usinas e das armas nucleares.

Resolução passo a passo

E = Δm × c² = 3,0 × 10⁻²⁸ × (3 × 10⁸)² = 3,0 × 10⁻²⁸ × 9 × 10¹⁶ = 27 × 10⁻¹² = 2,7 × 10⁻¹¹ J. A alternativa A apresenta o cálculo correto. B usa c² = 3 × 10⁸ ao invés de (3 × 10⁸)². C tem erro de 1 ordem. D usa c = 3 × 10⁶ implicitamente. E confunde unidades de energia.

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