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Segundo uma obra de ficção, o Centro Europeu de Pesquisas Nucleares, CERN, teria recentemente produzido vários gramas de antimatéria. Sabe-se que, na reação de antimatéria com igual quantidade de matéria normal, a massa total m é transformada em energia E, de acordo com a equação E=me?, onde c é a velocidade da luz no vácuo. a) Com base nessas informações, quantos joules de energia seriam produzidos pela reação de 1 g de antimatéria com 1 g de matéria? b) Supondo que a reação matéria-antimatéria ocorra numa fração de segundo (explosão), a quantas “Little Boy” (a bomba nuclear lançada em Hiroshima, em 6 de agosto de 1945) corresponde a energia produzida nas condições do item a)? c) Se a reação matéria-antimatéria pudesse ser controlada e a energia produzida na situação descrita em a) fosse totalmente convertida em energia elétrica, por quantos meses essa energia poderia suprir as necessidades de uma pequena cidade que utiliza, em média, 9 MW de potência elétrica? NoTE E ADOTE: 1 MW =10°W. A explosão de “Little Boy” produziu 60x10" J (15 quilotons). 1 mês = 2,5x10ºs. velocidade da luz no vacuo, c = 3,0 x 10° mis. Indique a resolução da questão. Não é suficiente apenas escrever as respostas.

A evolução da sociedade tem aumentado a demanda por energia limpa e renovável. Tipicamente, uma roda dágua de moinho produz cerca de 40 kWh (ou 1,4x10º J) diários. Por outro lado, usinas nucleares fornecem em torno de 20% da eletricidade do mundo e funcionam através de processos controlados de fissão nuclear em cadeia. a) Um sitiante pretende instalar em sua propriedade uma roda d'água e a ela acoplar um gerador elétrico. A partir do fluxo de água disponível e do tipo de roda d'água, ele avalia que a velocidade linear de um ponto da borda externa da roda deve ser v=2,4 m/s. Além disso, para que o gerador funcione adequadamente, a frequência de rotação da roda d'água deve ser igual a 0,20 Hz. Qual é o raio da roda d'água a ser instalada? User =3. b) Numa usina nuclear, a diferença de massa Am entre os reagentes e os produtos da reação de fissão é convertida em energia, segundo a equação de Einstein E = Amc”, onde c=3x10º m/s. Uma das reações de fissão que podem ocorrer em uma usina nuclear é expressa de forma aproximada por (1000 g de U,,.) + (4 g de nêutrons) —> (612 g de Ba,,,) + (378 g de Kr,) + (13 g de nêutrons) + energia. Calcule a quantidade de energia liberada na reação de fissão descrita acima.