Apresentação

Para que tanto desespero?



Esse blog abrange o assunto físico denominado "Radiação", o mesmo é gerenciado pelo grupo de física do 3º ano A do Colégio Notre Dame Rainha dos Apóstolos, grupo esse composto por Ana Carolina Brasil, Bárbara Anna Santarello, Laís Tomé Capriolli, Rebeca Mario Martins e Vitória de Bellis.



Esperamos que gostem do conteúdo apresentado nessa página, para que assim, possam compreender de maneira mais simples, abolindo de vez o sofrimento, uma parte da matéria que causa tanto desespero em muitos estudantes, a física.

Introdução

Em 1895 ocorreu a descoberta do raio X, como conseqüência vários pesquisadores ficaram curiosos em saber sobre a existência de outras radiações.
Em 1896 O francês Henri Becquerel a partir de seus estudos descobre a radioatividade. Em primeiro momento ele decide verificar se uma chapa fotográfica, embrulhada em papel preto, era impressionada pela radiação da substância fosforescente (a característica dessa substancia é continuar iluminada depois de um determinado tempo, depois de ser iluminada), com isso colocou varias substancias exposta à luz do sol, em seguida colocou sobre a chapa. A única substancia que vingou foi o urânio. Com esse resultado Becquerel supôs que esse urânio depois de ficar exposto no sol torna-se fosforescente, e assim podendo emitir radiação invisível que atravessassem o papel.
Mas sua suposição não estava correta, Becquerel em um dia colocou em uma gaveta, uma chapa fotográfica em um meio escuro e embrulhado em um papel negro, contendo urânio, e percebeu o aparecimento de manchas. Assim pode constatar que o próprio composto emitia raios capazes de ultrapassarem o papel negro e manifestar-se sobre a chapa fotográfica.
Em 1898 A polonesa Marie Sklodowska Curie descobre a existência de outra substancia radioativa, o tório. Depois disso passa a suspeitar a existência de diversas substancias radioativa desconhecida. Depois de muito estudo ela conclui que a radioatividade não era propriedade dos compostos daqueles dois metais, mas,era um fenômeno atômico, característico dos átomos desses metais. Expondo essa descoberta ela acaba com a ultima teoria de becquerel.Com o passar do tempo, novas experiências, incógnitas vão surgindo e no final Curie com seu marido Pierre Curie, descobrem o polônio e depois de alguns meses descobre o rádio, uma substancia ainda mais radioativa.
Em 1898 Ernest Rutherford, utiliza uma tela fluorescente para estudar uma determinada matéria radioativa, usando como materiais placas metálicas eletricamente carregadas.Com isso ele constata a existência de dois tipos de radiações: A alfa, formada de cargas positivas, uma vez que seu feixe é atraído pela placa negativa. E a beta, formada por cargas negativas, uma vez que seu feixe é atraído pela placa positiva. Percebe também que as partículas alfa sofrem um desvio menor, supondo uma massa maior, e as partículas beta sofrem um desvio maior, supondo uma massa menor, mostrando que quanto maior for a massa de uma partícula, mais difícil será alterar sua trajetória.
Em 1900 Paul Villard, na França, descobre uma outra forma de radioatividade que não apresenta carga elétrica, sendo nomeada de radiação gama.


Fonte: http://efisica.if.usp.br/moderna/radioatividade/historico/

Radioatividade

Radioatividade:


É um fenômeno pelo qual os núcleos atômicos sofrem transformações e emitem radiações, podendo, nesse processo, formar novos elementos químicos.



Raios emitidos:

-Partículas Alfa: com carga positiva e grande massa. Ernest Rutherford demonstrou que essas partículas eram o núcleo de um átomo de hélio (constituídas de dois prótons e dois nêutrons)

-Partícula beta: com cargas negativas e praticamente sem massa. Os elétrons.(um nêutro se desintegra formando um próton, um elétron e um neutrino)

-Raio gama: com carga neutra e sem massa (ou seja, energia).

Primeira lei da radioatividade: (inglês Frederick Soddy)

Quando um átomo radioativo emite uma partícula (alfa), seu numero atômico diminui de 2 unidades e seu número de massa diminui de 4 unidades.

As leis tornam-se evidentes depois da descoberta da estrutura nuclear do átomo.
Como essa partícula alfa é constituída de 2 prótons e 2 nêutrons teremos a diminuição de 2 prótons e dois nêutrons. E como conseqüência sua massa diminuirá 4 unidades.



Segunda lei da radioatividade: (Soddy, Fajans e Russel)

Quando um átomo radioativo emite uma partícula (beta) seu número atômico aumenta de uma unidade, e seu número de massa permanece constante.

Sempre que um elétron sai do núcleo, resulta que um neutro se transforma em próton que permanece no núcleo, com isso o numero atômico aumenta em uma unidade e a massa permanece a mesma pois diminui um nêutron mas em seu lugar parece um próton sem alterar a contagem de próton mais nêutron.


Famílias radioativas:

Urânio: Família urânio-rádio em que o pai é o urânio, e o último elemento, estável é o isótopo do chumbo.

Actínio: Família do actínio em que o pai é o urânio, sendo o actínio um elemento intermediário da família. O elemento estável da família é um terceiro isótopo do chumbo.

Tório: Família do tório em que o pai é o tório, e o último elemento, estável, um isótopo do chumbo.


²³8U (urânio)...................................... ²06Pb
9 2

²³5U (actínio)...................................... ²07Pb
9 2

²³²Th (tório)...................................... ²08Pb
9 0

Família radioativa é o conjunto de átomos que estão relacionadas por sucessivas desintegrações.

-Velocidade de desintegração:

∆t= tempo decorrido para que apareça a diferença ‘’∆n’’
∆n= diferença entre o número de átomos inicial e final (∆n= n0 – n)

*depois de um determinado tem teremos ‘’n’’ átomos que ainda não emitiram nenhuma partícula.

Fonte: Físico-Química 2008 - Coleção Objetivo Sistema de Métodos de Aprendizagem

Corpo Negro

Toda energia que incide e absorvida, e a mesma e emitida.Todo corpo negro absorve toda radiação incidida sobre ele, independente do comprimento de onda, direção e estado de polarização, essa radiação também não é refletida. E o corpo esta em equilíbrio térmico (temperatura constante e homogenia), mecânico (pressão constante), radiativo (toda radiação que entra no corpo é igual ao que sai), químico (todas as reações são balanceadas).
Corpo possui uma pequena abertura em sua parede. Toda a radiação incidente nesta abertura é absorvida, visto que a possibilidade de ser refletida dentro do corpo de forma a voltar pelo mesmo orifício é muito pequena. Por essa razão, a abertura é perfeitamente “negra”. A radiação que sai pela abertura alcançou equilíbrio térmico com o material que constitui o corpo. Essa radiação emitida pela abertura é denominada radiação de corpo negro e tem as seguintes características:
- É isotrópica (sistema que suas propriedades físicas independem da direção considerada, ou seja, suas propriedades são as mesmas em qualquer direção).

- não polarizada (vários elétrons oscilando independentemente, emitindo radiação)

- independe da constituição e da forma do corpo em questão

- depende apenas da temperatura do corpo e do comprimento de onda da radiação.



Fonte: http://www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/cuantica/negro/radiacion/radiacion.htm

Constante de Planck

A constante de Planck, representada por h, é uma das constantes fundamentais da Física, usada para descrever o tamanho dos quanta. Essa contante tem um papel fundamental na teoria da Mecânica quântica, e aparece sempre que fenômenos relacionados à esta são estudados.
Tem o seu nome em homenagem a Max Planck, um dos fundadores da Teoria Quântica. O seu valor (em unidades do sistema internacional) é de aproximadamente:

h = 6,6260693(11) x 10-34 J . s

Uma das utilizações para esta constante é na equação que permite determinar a energia do fóton. Essa equação traduz-se pela seguinte fórmula:

E = h . ν

em que:
E = energia do fóton, denominada quantum;
h = constante de Planck;
ν = frequência da radiação (Letra do alfabeto grego, que tem som de "niu")

Historicamente, o nascimento da Mecânica Quântica, situa-se no momento em que Max Planck explica o mecanismo que faz com que os átomos radiantes produzam a distribuição de energia observada. Em 1900, ele lançou a hipótese de que a distribuição de energia de osciladores atômicos não é contínua. Assim o espectro de radiação térmica pode ser explicado se o espaço entre os níveis de energia é proporcional à freqüência de oscilação (quantização da energia). Ele estabeleceu que a Lei de Planck adequava-se para todos os comprimentos de onda extraordinariamente bem. Ao deduzir esta lei, ele considerou a possibilidade da distribuição de energia eletromagnética sobre os diferentes modos de oscilação de carga na matéria.
Planck assumiu a essa quantização, cinco anos depois de Albert Einstein ter sugerido a existência de fótons como um meio de explicar o efeito fotoelétrico. Ele acreditava que a quantização aplicava-se apenas ao que hoje conhecemos como átomos, e não assumindo as propriedades de propagação da Luz em pacotes discretos de energia. Além disto, Planck não atribuiu nenhum significado físico a esta suposição, mas não acreditava que fosse apenas um resultado matemático que possibilitou uma expressão para o espectro emitido pelo corpo negro a partir de dados experimentais dos comprimentos de onda. Com isto Planck pôde resolver o problema da catástrofe do ultravioleta encontrada por Rayleigh e Jeans que fazia a radiança tender ao infinito quando o comprimento de onda aproximava-se de zero. É importante observar também que para a região do visível a fórmula de de Planck pode ser aplicada pela aproximação de Wien e da mesma forma para temperaturas maiores e maiores comprimentos de onda podemos ter também a aproximação dada por Rayleigh e Jeans.

Fontes: http://www.explicatorium.com/Constante-de-Planck.php
http://pt.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Planck
http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Planck_da_Radia%C3%A7%C3%A3o
http://www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/cuantica/negro/radiacion/radiacion.htm
http://fma.if.usp.br/~everton/personal/iniciacao/fismod01/node17.html

A cor dos metais aquecidos.

O calor é energia em trânsito. Essa energia é transportada por meio de ondas eletromagnéticas na frequência do infravermelho. Na transmissão de calor por radiação, esse fato é mais evidente.
Todos os corpos emitem radiação, basta terem uma temperatura. A única diferença entre luz e calor é a freqüência da radiação. As radiações de calor (infravermelhas) estão entre as freqüências de 1011Hz a 4.1014Hz, as radiações luminosas estão no curto intervalo de 4.1014Hz a 8.1014Hz.
Todos os corpos emitem infravermelho. Quando um corpo absorve mais do que emite, ele se aquece.
É graças à radiação que há vida na Terra, pois é por radiação que o calor do Sol chega a Terra.
As garrafas térmicas um funcionamento bastante interessante. As paredes da garrafa térmica são duplas e prateadas. As paredes duplas são separadas por praticamente um vácuo, de tal forma que as trocas de calor por condução ou convecção, são minimizadas, pois elas precisam de um meio material para ocorrer. Já as paredes prateadas minimizam as trocas de calor por radiação, fazendo assim com que o liquido dentro da garrafa não perca nem receba calor.

A cor dos metais aquecidos

Quando um composto metálico é aquecido numa chama, arde, dando a esta uma cor particular e específica para cada substância. Isto acontece porque o calor da chama excita os electrões dos átomos originando transições electrónicas em que há libertação de energia sob a forma de radiação (por outros palavras, há emissão de radiação ), quando os electrões dos átomos regressam ao estado fundamental. Metais diferentes originam cores de radiações diferentes na chama e estas cores identificam o metal.
A radiação emitida por um átomo durante o teste da chama é apenas parte do processo. O átomo emite uma vasta gama de radiações diferentes, quando é aquecido, mas só algumas são visíveis. As outras frequências de radiação são detectadas por um espectroscópio (ao ser colocado diante das chamas coloridas ) que regista o espectro de emissão atómica. É a impressão digital de um átomo. Cada elemento tem uma estrutura electrónica única, por vezes semelhante, mas nunca igual, que confere ao elemento toda a unicidade, podendo assim ser reconhecido pelas cor da sua chama e pelas cores do seu espectro. Por isso cada elemento ou substância tem um espectro diferente

-Quando submetemos o cloreto de sódio à chama do bico de Bunsen, esta apresenta uma cor amarela intensa.



- Quanto ao nitrato de chumbo, quando submetido à chama, apresenta uma cor azul esbranquiçada.


Finalmente, o ferro em pó cuja chama é descrita em termos de "faíscas" alaranjadas apresenta o seguinte espectro: muitas riscas, algumas delas não distinguíveis de vermelho, laranja, (principalmente estas duas cores) verde, azul, anil e violeta.





Se as soluções apresentam uma determinada cor é porque, quando atravessadas por um feixe de luz branca, têm a capacidade de absorver certas cores do espectro visível. A sua cor depende da sobreposição de cores que a atravessam sem serem absorvidas. Nestas soluções são os íons nelas presentes que são responsáveis por essa absorção diferenciada da cor.



As substâncias quando sujeitas a altas temperaturas (à chama, por exemplo) emitem chamas características com um espectro de emissão característico que permite reconhecer a presença dos diferentes elementos que compõem a amostra. Cada risca da luz emitida nos testes de chama pelas diferentes substâncias, corresponde à emissão de uma radiação de frequência e comprimento de onda característico e bem definido. Tal acontece, pois, quando a radiação electromagnética interage com a matéria troca com esta quantidades de energia bem quantificadas. Cada elemento tem a sua estrutura electrónica e esta resulta do equilíbrio de cada electrão, das forças de natureza eléctrica a que está sujeito: a atractiva do núcleo atómico e as repulsivas dos outros electrões presentes, o que leva a que os electrões se distribuam por níveis de energia, ocupando só determinadas zonas em torno do núcleo, conferindo assim uma estrutura electrónica única.
A transição entre os vários estados de energia acontece quando a luz, radiação electromagnética, interage com o electrão do átomo. As riscas observadas nos espectros de emissão correspondem, então, às radiações emitidas quando o electrão transita de um estado para outro de menor energia.



Então, se as riscas do espectro dependem dos electrões, quanto maior o número de electrões de valência mais riscas irá ter o espectro, ou seja, mais complexo é o espectro. Este facto verificou-se na nossa actividade. O caso do ferro, que é o elemento com mais electrões de valência e é o que, também, tem um espectro com mais riscas, mais complexo.



Podemos estabelecer as seguintes conclusões:
• Nos espectros de absorção, é a sobreposição das cores não absorvidas que confere a cor das soluções;
• Nos espectros de emissão, é a sobreposição das cores emitidas que confere a cor das chamas;
• Cada espectro é característico de uma substância e permite identificá-la.

Fonte: http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CFQ/Espectros/Espectros.html

Segurança e Medicina no trabalho

Quando pensamos em radiação, logo nos vem à lembrança o poder destruidor das bombas atômicas ou o perigo das usinas nucleares. Mas a fonte mais comum de radiação é a própria luz solar. No cotidiano, estamos em contato com várias outras fontes de radiação: refrigeradores, secadores, microondas etc... Outras fontes são geradas pela emissão de ondas de rádio, televisão e celular. Existem radiações ionizantes e não ionizantes.
Estes dois tipos de radiação, pode-se dizer que as radiações não ionizantes são radiações de baixa freqüência, como por exemplo, a luz visível, infravermelho, microondas, freqüência de rádio, radar, ondas curtas e ultrafrequências (celular). As radiações ionizantes são as mais perigosas e de alta freqüência, como por exemplo, os Raios X, Raios Gama (emitidos por materiais radioativos) e os raios cósmicos. Ionizar significa tornar eletricamente carregado. Quando uma substância ionizável é atingida por esses raios, ela se torna carregada eletricamente. A exposição à radiação ionizante pode danificar nossas células e afetar o nosso material genético (DNA), causando doenças graves, levando até à morte.
O maior risco da exposição à radiação ionizante é o câncer. O perigo maior está nas áreas operacionais das usinas. Os maiores problemas são os rejeitos radioativos, que podem contaminar o solo e seus lençóis d’água e o risco de vazamento. O vazamento da Usina de Tchernobyl, em 1986, na antiga União Soviética, fez milhares de vítimas. Em 1979, houve vazamento na usina de Three Miles Islands, nos EUA.
No Brasil, um acidente em Goiânia, em 1987, levou à morte várias pessoas que tiveram contato com uma ampola de Césio-147, encontrada num lixo hospitalar.
Temos que saber que quanto maior a dose de radiação recebida por uma pessoa, maior a chance dela desenvolver câncer. A maioria dos tipos de câncer só aparecem muitos anos depois da dose de radiação ser recebida, normalmente de 10 a 40 anos.
Há evidências de que qualquer exposição à radiação pode causar danos à saúde. Isto é, não existe nível de exposição seguro ou sem risco. Qualquer atividade que explore, manipule, produza ou utilize material radioativo gera resíduos radioativos, principalmente mineração de produtos radioativos e geração de energia nuclear. Vários processos industriais, atividades militares e pesquisas científicas, além de setores da medicina e odontologia, geram subprodutos que incluem produtos radioativos.
O princípio básico da proteção radiológica ocupacional, estabelece que todas as exposições devem ser mantidas tão baixas quanto possível. As doses individuais (trabalhadores e indivíduos do público) não devem exceder os limites anuais estabelecidos pela norma NE-3.01 – Diretrizes Básicas de Radioproteção da Comissão Nacional de Energia Nuclear.
Os trabalhadores nessas atividades têm o direito de receber equipamentos especiais de proteção, como por exemplo: aventais e monitores individuais, do tipo dosímetros para medir a radiação no ambiente de trabalho. O direito é assegurado em convenções internacionais e pela legislação brasileira. Eles também têm direito a aposentadoria especial.
A saúde dos trabalhadores deve ser avaliada a cada 6 meses, com realização, inclusive, de hemograma completo. Os resultados desses exames devem ser guardados, pois são fundamentais para o seu acompanhamento.
A leucopenia (baixa de glóbulos brancos), a anemia e/ou a baixa de plaquetas, além de outras alterações nas células do sangue, são sinal de alarme. O trabalhador afetado deve ser afastado imediatamente da exposição.

Fonte: http://segurancanotrabalho.eng.br/artigos/sj_radiacao.html