Questões de Concurso sobre Física Atômica e Nuclear

Acreditava-se que o próton e o nêutron eram partículas elementares (indivisíveis). Em 1964, o físico norte-americano Gell-Mann previu que eles são formados por outras partículas determinadas quarks. Há 6 tipos de quarks, mas para a formação do próton e do nêutron interessam apenas 2 tipos: o quark up, com uma carga positiva, de módulo igual a 2/3 do módulo da carga do elétron (portanto, com uma carga +$\frac{2}{3}e$) e o quark down com uma carga negativa, de módulo igual a 1/3 do módulo da carga do elétron (portanto, com uma carga − $\frac{1}{3}$$e$ ).

Assinale a opção que indica, corretamente, como são formados o próton e o nêutron.

No contexto do início do século XX, quando o espectro de raias de emissão discreta de radiação de diferentes elementos era intensamente avaliado, o modelo de Bohr com as transições eletrônicas modeladas em termos da existência de órbitas discretas entre as quais transitavam os elétrons dos átomos (posteriormente descritos na teoria quântica em sua forma moderna final em termos dos orbitais eletrônicos) teve um esplêndido sucesso em tratar do espectro do átomo de hidrogênio.

No diagrama abaixo temos uma figura que representa o espectro de emissão do átomo de hidrogênio em termos da linguagem das séries espectrais. São indicados os números quânticos principais dos orbitais e o comprimento de onda associado à radiação emitida/absorvida na transição.

Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hydrogen_transitions.svg

O conjunto de raias de emissão são classificados em séries com nome de seus descobridores e as primeiras transições rotuladas, respectivamente, em ordem crescente de energia entre os níveis eletrônicos envolvidos são rotulados por letras do alfabeto grego, em particular alpha e beta são as duas primeiras transições (de mais baixa energia) que resultam na emissão de fótons.

Lembrando que o espectro visível se estende aproximadamente entre as faixas de 380 nm e 700 nm do comprimento de onda da radiação eletromagnética, analise as afirmativas abaixo, dê valores Verdadeiro (V) ou Falso (F).

( ) A transição alpha da série de Paschen é 1094nm e a alpha da série de Lyman é 94 nm.

( ) As transições alpha, beta e gamma de Paschen estão no ultravioleta.

( ) A transição alpha da série de Balmer tem comprimento de onda mais próximo do vermelho.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta de cima para baixo.

Sobre os métodos de fluorescência e fosforescência, é correto afirmar que:

No processo de compreensão da estrutura fundamental da matéria, as partículas e antipartículas foram sendo descobertas e classificadas considerando algumas características. Diz-se que os nomes Hádrons, Léptons, Férmions, Bósons, Mésons e Bárions possibilitam uma forma de organizar essas partículas.

A partir da classificação apresentada acima, afirma-se que

O ozônio (O₃) é naturalmente destruído na estratosfera superior pela radiação proveniente do Sol.

Para cada molécula de ozônio que é destruída, um átomo de oxigênio (O) e uma molécula de oxigênio (O₂) são formadas, conforme representado abaixo:

Sabendo-se que a energia de ligação entre o átomo de oxigênio e a molécula O2 tem módulo igual a 3,75 eV, então o comprimento de onda dos fótons da radiação necessária para quebrar uma ligação do ozônio e formar uma molécula O₂ e um átomo de oxigênio vale, em nm,

Leia atentamente o texto abaixo.

Em nuclídeos em que a razão nêutron/próton é e a emissão _____ não é energeticamente possível, o núcleo pode se tornar mais estável pela emissão de um _____. Dentro do núcleo, um próton é convertido em ___.

Assinale a alternativa que completa corretamente e respectivamente as lacunas.

Relacione a Coluna 1 à Coluna 2, associando os termos aos seus respectivos conceitos.

Coluna 1

1. Meia-vida física.

2. Meia-vida biológica.

3. Meia-vida efetiva.

Coluna 2

( ) Tempo necessário para que a metade da quantidade inicial do nuclídeo no órgão seja removida.

( ) Característica de cada radioisótopo em função do seu número de massa.

( ) Necessária para estimar os efeitos biológicos, calculada em função das outras duas meia-vidas.

A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:

O alcance é considerado como a distância média percorrida por uma partícula carregada em uma determinada direção. Essa distância depende de vários fatores. Sendo assim, relacione a Coluna 1 à Coluna 2, associando os fatores à sua respectiva influência no alcance.

Coluna 1

1. Massa.

2. Densidade do meio.

3. Carga.

4. Energia.

Coluna 2

( ) O alcance de uma dada partícula é ampliado com o aumento desta.

( ) Partículas mais leves têm alcance maior que partículas mais pesadas de mesma energia e carga.

( ) Uma partícula com menos desse fator apresenta alcance maior em relação à que possui mais desse fator.

( ) Quanto mais alta, menor é o alcance da partícula, sendo este muito menor em gases do que em líquidos ou sólidos.

A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:

A respeito do decaimento alfa, aplicando-se ao núcleo do plutônio -242 $(\begin{array}{c}242\\ 94\end{array}Pu)$, assinale a alternativa que melhor representa o produto do decaimento.

O Efeito Compton é caracterizado pela interação do fóton com um elétron periférico do átomo, mas cede ________ sua energia, resultando na emissão de um fóton com energia _______ e que continua sua trajetória dentro do material e em outra direção.

Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas do trecho acima.

Analise a equação abaixo, sendo Q a energia liberada no processo de desintegração, e assinale a alternativa que melhor determina o tipo de desintegração que ela representa.

^AX_z → ^A-4Y_Z-2 + ⁴He₂ + Q

Em 1909, na Universidade de Manchester, no Reino Unido, sob a supervisão de Ernest Rutherford, Hans Geiger e Ernest Marsden executaram o experimento de Geiger–Marsden, também chamado de experimento da folha de ouro ou experimento de Rutherford. O experimento consistiu no bombardeamento de uma folha de ouro com 10^-5 cm de espessura, envolvida por uma tela de sulfeto de zinco, com partículas alfa provenientes do elemento polônio, e a mensuração do espalhamento dessas partículas. Como resultado eles observaram que a maioria das partículas alfa atravessava a matéria (lâmina de ouro) sem desvios ou com desvios ínfimos; porém, uma em cada dez mil partículas alfa não atravessava a matéria, sendo defletida em um ângulo maior do que noventa graus.

MODELO THOMPSON MODELO RUTHERFORD

RESULTADO OBSERVADO

* A figura não está em escala

Figura 26: Resultados do experimento Geiger-Marsden

Fonte: Kurzon [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

A partir da análise do contexto acima, deduz-se que:

I- Os resultados do experimento Geiger–Marsden inferem que a massa da matéria está localizada em pequenos pontos.

II- Se o modelo Thomson estivesse correto as partículas teriam atravessado a folha de ouro sem qualquer deflexão das partículas.

III- O experimento repetido com o uso de folhas de outros materiais com maior massa atômica que o ouro resulta em mais partículas defletidas.

É CORRETO o que se afirma em:

Sobre as propriedades da interação da radiação com a matéria, assinale a alternativa a que se refere a seguinte descrição: “Interação de radiações com energia superior à energia de ligação dos núcleons e que provoca reações nucleares, resultando num núcleo residual e na emissão de radiação”.

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