Questões de Concurso sobre Física Atômica e Nuclear

Muônio, hidrogênio muônico e anti-hidrogênio são estruturas exóticas semelhantes ao hidrogênio, cujas emissões espectrais podem ser previstas com a teoria simples de Bohr de átomos de um elétron, semelhante à abordagem adotada em estudos de espectros de prótio (hidrogênio-1) e deutério. Um átomo do tipo hidrogênio muônico é um átomo no qual um múon negativo μ⁻ toma o lugar de um elétron e orbita próximo ao núcleo.

Sabendo que o hidrogênio muônico consiste em um próton p e um múon μ⁻, com massas de repouso m_p = 1836 m_e e m_μ = 207 m_e, respectivamente, estime o valor da energia do primeiro estado excitado desse átomo muônico.

Qual o fator de multiplicidade do plano (111) em uma estrutura cúbica?

A __________ dos elementos não é uma grandeza absoluta, mas, sim, relativa. Ao estudá-la, na verdade estamos comparando a força de atração exercida pelos átomos sobre os elétrons de uma ligação. Essa força de atração tem relação com o raio atômico: quanto menor o tamanho do átomo, maior será a força de atração, pois a distância núcleo-elétron da ligação é menor. A __________ não é definida para os gases nobres.

Fonte: João Usberco; Edgard Salvador, 2002.

Complete o texto acima com o conceito descrito dentre as alternativas e marque a opção CORRETA.

De acordo com Bohr, um átomo não irradia quando em estado estacionário. A radiação só é emitida, em forma de fóton, quando um átomo sofre uma transição de um estado estacionário para outro de menor energia. Se as energias são expressas em termos de n_i e n_f, então a equação que relaciona o comprimento de onda e os níveis de energia pode ser expressa como:

$\frac{1}{\lambda }=\frac{m{q}^4}{8{\epsilon }_0^2{h}^{3}c}\left(\frac{1}{n_f^2}-\frac{1}{n_0^2}\right)$

Cada linha do espectro do hidrogênio pode ser associada a uma transição entre dois estados estacionários. As transições que envolvem o nível de energia final n_f = 2 são conhecidas como série de:

Na Física Nuclear, é comum expressar a massa das partículas atômicas em termos de energia ($eV$). A tabela abaixo mostra alguns desses valores:

Um nêutron livre quando decai resulta em um próton, um elétron e um neutrino. Essa reação pode ser considerada como exoenergética, visto que ocorre a liberação de energia cinética em detrimento da massa. O valor da energia, em Me V, liberada no decaimento do nêutron livre é:

Considerando as liberações de certas quantidades de energia ocorridas em um processo de decaimento nuclear, é correto afirmar que:

Estime o comprimento de onda λ das linhas de Balmer de energia mais baixa emitidas pelo prótio (hidrogênio-1) em ångströns.

O elemento Neptúnio (${}_{93}^{237}Np$), após a emissão de sete partículas alfa e quatro partículas beta, transforma-se em

Uma célula hexagonal compacta contém dois átomos do mesmo tipo, localizados nas posições atômicas de (0, 0, 0) e (1/3, 2/3, 1/2). Qual das opções abaixo é o fator de estrutura (F₁₁₂) correto do plano (112)?

Um cristal de Mn5(Si O4)3 possui sistema cristalino cúbico e grupo espacial Ia-3d. Se os átomos de Mn ocupam os sítios de Wickoff 16a e 24c, os átomos de Si ocupam o sítio 24d e os átomos de O ocupam o sítio 96h, quantas moléculas por célula unitária possui esse cristal?

É possível estimar a idade de formação da Lua utilizando conhecimentos acerca do decaimento radioativo. Em uma amostra de rocha lunar, a razão entre o número de átomos de ⁴⁰K (radioativos) presentes para o número de átomos de ⁴⁰Ar (estáveis) é de aproximadamente 10%. Suponha que todos os átomos de argônio foram produzidos pelo decaimento de átomos de potássio, com meia-vida de 1,25 x 10⁹ anos. Considerando as informações do texto, assinale a alternativa que apresenta a melhor estimativa para a idade da rocha lunar em unidades de bilhões de anos.

Se necessário, considere ln(11) = 2,4 e ln(2) = 0,7, onde ln(x) representa o logaritmo natural do número x.

Uma das maiores descobertas científicas da história foi a da estrutura do átomo. Ernest Rutherford, Niels Bohr e Max Planck foram alguns dos cientistas responsáveis pelos primeiros passos no sentido de entender a estrutura daquilo que seria a base para o desenvolvimento científico posterior. Bohr expôs suas ideias em quatro postulados que, apesar de aplicáveis ao átomo de hidrogênio, podem ser transpostos a outros átomos também. Um desses postulados está corretamente enunciado em:

Pode-se considerar que, para colisões entre partículas atômicas com massa A < 13 e nêutrons com energia E < 10 $MeV$, a seção de choque no centro de massa do sistema é isotrópica. Uma consequência disso é que a probabilidade de um nêutron de energia $Ei$ sofrer uma colisão e passar a ter uma energia $Ef$ é dada pela equação abaixo:

$p\left(E_i\to E_f\right)$

$=\{\begin{array}{cc}\frac{1}{(1-\alpha )E},& \alpha E\le E_f\le E\\ 0,& Foradointervalo\end{array}$

Qual é a perda de energia média de um nêutron de energia igual a 6,4 $MeV$com um núcleo de ${}_1^{1}H$ ?

Sabe-se que kerma depende da energia total transferida ao material. Dose absorvida, por outro lado, depende da energia média absorvida na região de interação (local). Com base nisso, considere os pontos a seguir:

1. A composição atômica do meio é homogênea;

2. A densidade do meio é homogênea;

3. Existe um campo uniforme de radiação indiretamente ionizante; e

4. Não existem campos elétricos ou magnéticos não homogêneos.

Para essas condições, o kerma é:

A soma das taxas de decaimento de todos os radionuclídeos presentes em uma amostra é chamada de atividade da amostra. Qual a unidade de atividade no S.I?

Considere uma alíquota de radiofármaco de medicina nuclear com 2,0 gramas do radionuclídeo Tl-201, um isótopo com uma meiavida de 73 horas e número atômico 81. Responda respectivamente: Qual é, aproximadamente, a taxa de decaimento inicial, e qual é a taxa de decaimento após 48 horas?

Em um átomo, a massa M de seu núcleo é:

Um cristal ortorrômbico de cementita (Fe₃C) tem os seguintes parâmetros de rede a = 4,52 Å, b = 5,08 Å e c = 6,74 Å. Qual o valor da distância interplanar (d) do plano (111)?

Considere uma reflexão de primeira ordem de um feixe de raios X nos planos de reflexão de um cristal, ilustrado na figura a seguir. Se a reflexão ocorre quando a radiação incidente, de comprimento de onda 0,220 nm, faz um ângulo θ = 75° com a face superior do cristal, qual é o tamanho aproximado da célula unitária L?

Considere que d representa a distância interplanar que também é desconhecida.

Levando em consideração as equações da cinética pontual clássica para um reator homogêneo e monoenergético, pode-se definir o tempo médio de nascimento de nêutrons e sua absorção, em termos da seção de choque macroscópica de fissão (${\sum }_{{}_f}^{}$), geração média de nêutrons por fissão ($v$) e a velocidade do nêutron ($V$), como sendo: