Questão 5. A geração de eletricidade limpa, barata e constante é algo
essencial para o desenvolvimento sustentável. Dispositivos eletrônicos
portáteis funcionam, em geral, com baterias químicas, que precisam
ser constantemente recarregadas e têm vida útil limitada. Uma
alternativa promissora para a substituição de baterias químicas em
dispositivos portáteis vem surgindo com o desenvolvimento de baterias
nucleares, como a mostrada na Figura 1, constituídas por emissor de
radiação beta (β), como o 63Ni, e um semicondutor.
A energia da radiação beta excita os elétrons do semicondutor, criando lacunas onde antes
havia elétrons. Esses pares de lacunas-elétrons geram uma diferença de potencial que pode ser
aproveitada na forma de eletricidade.
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a) Sabendo que a capacidade de blindar a radiação
de um material está relacionada à sua densidade,
como mostrado na Figura 2, e que o revestimento da
bateria é feito de aço inoxidável, cuja densidade é de
7500 kg/m3, explique se a utilização dessa bateria
deixará o usuário exposto a algum risco radiológico.
b) Desenhe, na folha de respostas, a evolução, ao
longo do tempo, do número de átomos de 63Ni e de
63Cu presentes em uma bateria nuclear de 63Ni,
sabendo que o 63Cu é um isótopo estável.
c) Assuma que essa bateria é operacional até que 75 % da quantidade 63Ni sejam consumidos.
Qual a vida útil da bateria em anos, sabendo que o tempo de meia-vida do 63Ni é de 100 anos?
A massa da bateria aumenta, diminui ou se mantém ao longo do seu tempo de uso?
Note e adote:
No item a), considere que as placas têm a mesma espessura.
Massa do elétron: 30 10 kg e, portanto, pode ser desprezada.
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