Veja como abordar o cálculo da energia necessária para remover um próton e um nêutron do helium-4:

Entendendo o processo

* helium-4 (⁴he): Este isótopo possui 2 prótons e 2 nêutrons.
* Removendo um próton e um nêutron: Isso deixa para trás um núcleo de deutério (²h), que contém um próton e um nêutron.

Cálculo de energia

Usaremos o conceito de energia de ligação . A energia de ligação representa a energia liberada quando núcleos (prótons e nêutrons) se reúnem para formar um núcleo. Ele também representa a energia necessária para separar o núcleo em seus núcleons individuais.

1. Encontre o defeito em massa:
* Calcule a massa do núcleo de hélio-4:(2 x massa de próton) + (massa de 2 x de nêutrons)
* Procure a massa real do núcleo de hélio-4.
* O defeito de massa é a diferença entre a massa calculada e a massa real.

2. Calcule a energia de ligação:
* Use a famosa equação de Einstein:e =mc², onde:
* E =energia (em joules)
* M =defeito de massa (em quilogramas)
* c =velocidade da luz (aproximadamente 3 x 10⁸ m/s)

3. Encontre a energia para remover um próton e nêutron:
* A energia que você calculou na etapa 2 é a energia de ligação total do hélio-4.
* Para remover um próton e um nêutron, você precisa remover aproximadamente metade da energia de ligação total.

Considerações importantes:

* valores de massa: Você precisará de valores de massa precisos para prótons, nêutrons e núcleo de hélio-4. Esses valores são geralmente expressos em unidades de massa atômica (AMU).
* Fatores de conversão: Certifique -se de converter o defeito em massa de AMU em quilogramas antes de usar a equação de Einstein.
* Aproximação: A remoção de um próton e um nêutron é uma aproximação. A energia real necessária pode diferir ligeiramente devido a alterações na energia de ligação do núcleo de deutério restante.

Exemplo:

1. defeito de massa:
* Massa calculada de ⁴e:(2 x 1,00728 amu) + (2 x 1,00866 amu) =4.03188 amu
* Massa real de ⁴E:4.00260 amu
* Defeito em massa =4.03188 AMU - 4.00260 AMU =0,02928 AMU

2. Energia de ligação:
* Converter defeito em massa em quilogramas:0,02928 AMU x 1,66054 x 10⁻²⁷ kg/amu =4,865 x 10⁻²⁹ kg
* E =(4,865 x 10⁻²⁹ kg) x (3 x 10⁸ m/s) ² ~ 4,378 x 10⁻~² j

3. energia para remover um próton e um nêutron:
* Aproximadamente metade da energia total de ligação:4,378 x 10⁻~² j / 2 ≈ 2,189 x 10⁻~² j

Nota final: Este cálculo fornece um valor aproximado. A energia real necessária pode variar um pouco devido às complexidades das interações nucleares.