TIPOS DE ONDA

Na Física, comumente ouvimos falar de ondas, mais popularmente, ouvimos falar das ondas sonoras. O que não sabemos é que diferente das ondas do mar, na física, onda é um conjunto de oscilações que não transportam matéria e sim energia, ou seja, dada certa oscilação ao passo que ela se repete, formamos uma onda, que transporta somente energia e não matéria. As ondas podem ser classificadas quanto a sua natureza, quanto a sua forma e quanto a direção de propagação.

Quanto à natureza, existem dois tipos de ondas. Mecânica ou Eletromagnética:

- Onda Mecânica é aquela que só poderá se propagar em meios materiais, ou seja, na água, no ar, em um fio, tudo o que é material. Exemplo: Som;

- Onda Eletromagnética é aquela que se propaga em meios materiais ou não, como o vácuo (não material) ou a água (material). Exemplo: Luz Solar.

Quanto à forma de uma onda, podemos classificá-la em longitudinal e transversal:

- Onda Longitudinal é aquela que se propaga na mesma direção à do movimento. Exemplo: A vibração de uma mola, que ocorre na mesma direção do seu movimento;

- Onda Transversal é aquela que tem sua propagação perpendicular ao movimento. Exemplo: Ondas em lago causadas por uma pessoa, onde a perturbação é causada na vertical, porém o movimento da onda é na horizontal.

Ainda sobre a classificação das ondas podemos dizer quanto à direção da propagação que podem ser: Unidimensional, Bidimensional ou Tridimensional:

- Unidimensional é aquela que tem seu movimento numa única direção. Exemplo: Mola;

- Bidimensional é aquela que tem como rumo um único plano. Exemplo: Ondas em um lago;

- Tridimensional é aquela que se propaga em todas as direções espaciais. Exemplo: Ondas Sonoras.

PRINCINPAIS ELEMENTOS RADIOATIVOS

Rádio - Metal de símbolo Ra, número atômico 88, massa atômica 226,05, descoberto em 1898 por P. e M.Curie, é dotado de intensa radioatividade. O rádio é um metal alcalino terroso, que funde a 700 °C. Muito raro na natureza, é extraído da pechblenda. Desintegra-se com uma vida média de 1620 anos, produzindo uma emanação gasosa de hélio e de radônio. Esse último, também radioativo, transmuta-se no polônio que, por uma série de novas desintegrações, conduz finalmente ao chumbo 206. As radiações alfa, beta e gama emitidas pelo rádio são dotadas de grande poder bactericida e sua ação fisiológica acarreta a destruição dos tecidos e a suspensão da mitose, donde diversas aplicações terapêuticas (curieterapia).

Tório - Metal raro de símbolo Th, número atômico 90, massa atômica 232,038,branco, cristalino, de densidade 12,1, e que funde a 1700°C, aproximadamente, extraído da torita.

Urânio - Metal de símbolo U, número atômico 92, massa atômica 238,07, e densidade de 18,7, extraído do óxido de urânio. Último elemento natural da classificação periódica, o urânio foi isolado em 1841 por Péligot. Trata-se de um sólido cinza-ferro, que funde a 1800°C e se oxida facilmente. O óxido uranoso, ou urano, UO2, é um sólido negro, de propriedades básicas, a que correspondem os sais uranosos, verdes.

O anidrido urânico, UO3, alaranjado, é anfótero e produz, em reação comos ácidos, sais de uranila (pois contém o radical UO2). Tais sais são amarelos e dotados de fluorescência verde. O UO3 dá também, ao reagir com as bases, os uronatos, como o Na2UO4; este, incorporado ao vidro, resulta no vidro de urânio, que se torna fosforescente sob a ação de raios ultravioletas.

O minério de urânio mais importante é a pechblenda, ou uraninita, U3O8. Existem, todavia, muitos outros, que vêm sendo ativamente extraídos.

Foi no urânio que Henri Becquerel descobriu a radioatividade. O produto natural é uma mistura de três isótopos, entre os quais o U238, mais abundante, gerador da família do rádio, e o U235, gerador da família do actínio. Sob a ação de nêutrons, o urânio 238 pode transformar-se em plutônio, e o urânio 235 pode sofrer fissão nuclear.

Em virtude da baixa concentração do urânio em seus diversos minérios (em geral menos de 1%), os tratamentos metalúrgicos compreendem inicialmente uma concentração física e, depois, uma concentração química dos sais de urânio. Após a purificação do concentrado, o metal é elaborado, a partir do tetra fluoreto, por redução metalotérmica pelo magnésio ou pelo cálcio. É afinado por refusão à vácuo antes de enformado e tratado termicamente. O urânio é utilizado sobretudo como combustível nos reatores nucleares (barras, tubos, anéis); seja em estado puro, seja em liga como o molibdênio, ou ainda em compostos refratários (óxido, carboneto). Pode também ser enriquecido num isótopo físsil, principalmente pelo processo seletivo da difusão gasosa do hexafluoreto através de paredes porosas, ou pelo processo de ultracentrifugação.

Polônio - Metal de símbolo Po, radioativo, de número atômico 84, massa atômica 210, que acompanha geralmente o rádio.

FISSÃO NUCLEAR

      
         Fissão nuclear é o termo utilizado para designar a divisão de um núcleo atômico quando este se choca com um nêutron. Também pode ocorrer de forma espontânea, mas ocorre raramente. No momento da fissão nuclear libera-se energia cinética que em junção às energias dos novos núcleos formados devem possuir a mesma quantidade do núcleo inicial antes de sofrer o choque.
        Esse processo de fissão nuclear é contínuo, ou seja, a energia liberada juntamente com os nêutrons se choca com novos núcleos e forma novas divisões e mais nêutrons. A este processo dá-se o nome de reação em cadeia. Na fissão nuclear o núcleo atômico perde quantidade significativa de massa fazendo com que a massa dos reagentes seja maior que a massa do núcleo atômico.
       Este processo é utilizado de forma positiva em usinas nucleares para a obtenção de eletricidade e de forma negativa em bombas atômicas como as utilizadas em Hiroshima e Nagasaki. A polêmica que rodeia a utilização de usinas nucleares e a construção de bombas atômicas são os fatores de risco à vida. Apesar de extremamente seguras, as usinas nucleares podem apresentar falhas de origem humana, problemas técnicos e ainda sabotagens que além de problemas de saúde geram contaminação na biosfera. No caso da construção das bombas atômicas, além de ser uma construção humana contra a própria vida pode também, em sua construção, haver erros que prejudiquem o meio ambiente.
       Em reações em cadeia controla-se a quantidade de energia liberada e ainda a quantidade de nêutrons produzidos pelo choque.

USINAS NUCLEARES

          A energia nuclear está na força que mantém os componentes dos átomos unidos (prótons, elétrons e nêutrons). Quando estes componentes são separados, há uma grande quantidade de energia liberada, que pode ser calculada pela equação de Einstein: E = mc² , onde E é a energia liberada, m a massa total dos átomos participantes da reação, e c a velocidade da luz. Logo nota-se que a energia resultante é muito grande.

Uma das maneiras de retirar essa energia é através da fissão nuclear.

Fissão Nuclear

A Fissão Nuclear acontece quando um átomo (geralmente de urânio U-235) é bombardeado com nêutrons. Então, este átomo ficará com uma massa maior, tornando-se muito instável. Por causa da instabilidade, ele se dividirá em dois novos átomos (no caso do urânio, se dividirá em criptônio (Kr) e bário (Ba)) e mais alguns nêutrons que não ficarão em nenhum átomo. Esses neutrôns livres vão se chocar em outros átomos, gerando uma reação em cadeia. É este o processo utilizado nas usinas Nucleares.

A Usina Nuclear

As usinas nucleares utilizam o princípio da fissão nuclear para gerar calor. Dentro do Reator Nuclear, centenas de varetas contendo material radioativo são fissionadas, liberando muito calor. Este calor irá aquecer a água (totalmente pura) que fica dentro do reator. Ela pode chegar á incríveis 1500°C a uma pressão de 157atm. Essa água quente irá seguir por tubos, até o vaporizador, depois volta ao reator, completando o circuito primário.

No vaporizador, uma outra quantidade de água será fervida, pelo calor de tubos onde passam a água extremamente quente do reator. O vapor gerado sairá por canos, até onde ficam localizadas as turbinas e o gerador elétrico. O vapor d’água pode girar as pás das turbinas a uma velocidade de 1800rpm. Depois que o vapor executar sua função, ele segue para o condensador, onde vai virar água novamente e retornar ao vaporizador. Este é o chamado circuito secundário.

Para que o condensador transforme o vapor do circuito secundário em água, é necessário que ele seja abastecido de água fria. Essa água fria pode vir de rios e lagos próximos. Ao passar pelo condensador, esta água fica quente, necessitando ser resfriada nas torres de resfriamento (a maior parte de uma usina nuclear). Este é o circuito terciário (ou sistema de água de refrigeração).

Questões de Segurança

Uma usina nuclear é munida de vários sistemas de segurança, que entram em ação automaticamente em casos de emergência. O principal deles é o sistema que neutraliza a fissão nuclear dentro do reator. São centenas de barras, feitas de materiais não fissionáveis (isto é, mesmo absorvendo nêutrons livres, não se dividem), como boro e cádmio, que são injetadas no meio reacionário.

O reator fica envolvido por uma cápsula de 3 cm de espessura, feita de aço. O edifício é protegido com paredes de 70cm, feitas de concreto e estrutura de ferro e aço, e podem aguentar ataques terroristas (mísseis, aviões).
Existem também órgãos internacionais, que vistoriam periódicamente as usinas nucleares, em busca de irregularidades, falhas, etc.

Vantagens

As principais vantagens da energia nuclear são: o combustível é barato e pouco (em comparação com outras fontes de energia), é independente de condições ambientais/climáticas (não depende do sol, como usinas solares, ou da vazão de um rio, no caso das hidroelétricas), a poluição gerada (diretamente) é quase inexistente. Não ocupa grandes áreas. A quantidade de lixo produzido é bem reduzido. O custo da energia gerada fica em torno de 40 dólares por MW, mais caro que a energia das hidroelétricas, mas mais barato que a energia das termoelétricas, usinas solares, eólica, etc.

Desvantagens

Alto custo de construção, em razão da tecnologia e segurança empregadas; Mesmo com todos os sistemas de segurança, há sempre o risco do reator vazar ou explodir, liberando radioatividade na atmosfera e nas terras próximas, num raio de quilômetros. Não existem soluções eficientes para tratamento do lixo radioativo, que atualmente é depositado em desertos, fundo de oceanos ou dentro de montanhas (existem projetos para enviar o lixo para o Sol, o que poderia ser a solução definitiva, mas muito cara e também perigosa, imagine o que aconteceria se uma das cápsulas que armazenam o lixo explodisse na atmosfera da Terra?).

A fissão nuclear resulta na produção de outros elementos químicos, como plutônio. Este é usado na produção de bombas atômicas. Por isso, órgãos controladores internacionais (e americanos), tentam impedir que certos países (atualmente, o Iraque e Coréia do Norte), dominem a tecnologia nuclear.

RADIAÇÃO - HISTÓRIA E PRINCIPAIS TIPOS

Em 1896, o francês Henri Becquerel descobriu a radioatividade, ele estudava os efeitos da luz solar sobre determinados materiais fluorescentes, como o minério de urânio. À espera da melhora do tempo, que se apresentava nublado, guardou a amostra do minério numa gaveta. Ao retirá-la, alguns dias mais tarde, Becquerel observou que a pedra havia emitido radiações mesmo no escuro e obteve a primeira prova da existência da radioatividade natural.

Radioatividade é a propriedade que alguns tipos de átomos instáveis apresentam de emitir energia e partículas subatômicas, o que se convenciona chamar de decaimento radioativo ou desintegração nuclear. As teorias físicas modernas atribuem a origem da radioatividade a um grau de instabilidade interna do átomo (nuclídeo pai), que ao se converter em outro átomo (nuclídeo filho) alcança maior estabilidade.

História da radioatividade

Após a descoberta da radioatividade dos minérios de urânio por Becquerel, o casal Pierre e Marie Curie comprovou a existência de outras substâncias com atividade radioativa. Simultaneamente com o alemão Gerhard Carl Schmidt, o casal encontrou alto índice de radioatividade no tório. Mais tarde, ao analisar alguns minérios de urânio, em especial as pechblendas, Marie Curie detectou uma intensidade radioativa maior do que a observada no urânio e supôs que esses minerais continham algum elemento químico radioativo ainda não descoberto. Prosseguindo em suas experiências, os Curie separaram da pechblenda um elemento 400 vezes mais radioativo que o urânio, a que chamaram polônio, em homenagem à terra natal da cientista. Mais tarde, conseguiram isolar a partir da pechblenda outro elemento milhares de vezes mais ativo que o urânio, que denominaram rádio.
A pesquisa de novos materiais radioativos prosseguiu nas décadas seguintes e resultou na descoberta de elementos até então desconhecidos, como o actínio, isolado por André Louis Debierne, em 1899, e por Friedrich Otto Giesel, em 1902, além do mesotório e do radiotório, isótopos do rádio e do tório, respectivamente, descobertos por Otto Hahn.
Os estudos sobre o comportamento dessas substâncias, junto com os avanços da teoria atômica, resultaram, durante as primeiras décadas do século XX, numa nova concepção sobre a estrutura da matéria e derrubaram a idéia de indivisibilidade do átomo enunciada no início do século XIX. A hipótese estabelecida sobre a radioatividade, definida como a desintegração dos átomos, foi reforçada com a descoberta do nêutron por James Chadwick em 1932. Essa nova partícula, de carga elétrica neutra, complementou uma teoria da estrutura atômica que compreende o átomo como uma conjunção equilibrada de dois componentes: o núcleo, composto de nêutrons e prótons, partículas elementares de carga positiva, e os elétrons, partículas fundamentais de carga negativa, distribuídas na região extranuclear e responsáveis pelas propriedades químicas dos elementos. Assim, a radioatividade não é senão a conseqüência de uma perda, por parte do átomo, de alguns de seus componentes, ou a emissão de subpartículas por desequilíbrio dos campos de energia internos.
Em 1934, o casal Frédéric Joliot e Irène Curie (filha de Pierre e Marie Curie) anunciou a descoberta da radioatividade artificial. Eles constataram que alguns núcleos atômicos, bombardeados com determinados tipos de radiações de partículas, tinham sua estrutura interna alterada e passavam a apresentar propriedades radioativas. Os procedimentos de transmutação artificial dos elementos químicos resultaram na obtenção de isótopos artificiais e radioativos da maioria dos átomos conhecidos e na descoberta de numerosos átomos novos, como os transurânicos (netúnio, plutônio, amerício etc).
O emprego de técnicas de transmutação radioativa permite obter elementos químicos artificiais desconhecidos na natureza. De vida extremamente curta, devido a seu caráter fortemente radioativo, esses elementos sofrem imediatas transformações, que os convertem em elementos naturais.

Tipos de radioatividade

Os estudos realizados sobre o fenômeno da radioatividade, a partir do final do século XIX, comprovaram a existência de três tipos de radiações emergentes do interior dos átomos: os raios alfa, os raios beta e os raios gama.
Raios alfa (a). De natureza eletro positiva e identificados como feixes de núcleos de hélio, os raios alfa são altamente energéticos e emitidos pelos elementos radioativos a milhares de quilômetros por segundo. São também chamados partículas alfa. Apesar de seu elevado conteúdo energético, possuem baixa penetrabilidade e são facilmente detidos por folhas de papel, de alumínio e de outros metais.
Raios beta (b). Também chamados de partículas beta, de carga negativa (b+, elétrons) ou positiva (b- , pósitrons), os raios beta são identificados como partículas de alta energia expelidas pelos núcleos de átomos radioativos. Essas partículas não são constituintes do núcleo, mas surgem durante o decaimento beta, quando o núcleo emite elétrons (ou pósitrons) ou captura um elétron orbital para adquirir estabilidade. As partículas beta possuem menor energia que as alfa, mas apresentam maior poder de penetração, razão pela qual ultrapassam a barreira das lâminas metálicas finas usadas para deter as partículas alfa. Para isolar a radiação beta, é necessário usar lâminas muito mais espessas.
Raios gama (g). Eletricamente neutros e constituídos de radiação eletromagnética (fótons) de freqüência superior ao do espectro da luz visível e a dos raios X, os raios gama são emitidos quando os núcleos efetuam transições, por decaimento alfa, de estados excitados para os de energia mais baixa. Sua energia e capacidade de penetração dificultam a manipulação. A excessiva exposição dos tecidos vivos a esses raios ocasiona malformações nas células, que podem provocar efeitos irreversív