Conteúdos
– Histórico do advento da fissão nuclear.
– Conceito de fissão nuclear.
– Fissão nuclear na bomba atômica e usinas
nucleare
Objetivos
– Compreender o conceito de fissão nuclear.
– Conhecer a utilização do conceito de fissão nuclear nos reatores de geração de energia nuclear.
Competência de área 6 – Apropriar-se de conhecimentos da física para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas.
H22 – Compreender fenômenos decorrentes da interação entre a radiação e a matéria em suas manifestações em processos naturais ou tecnológicos, ou em suas implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais.
1ª Etapa: questão do ENEM
(ENEM, 2006) O funcionamento de uma usina nucleoelétrica típica baseia-se na liberação de energia resultante da divisão do núcleo de urânio em núcleos de menor massa, processo conhecido como fissão nuclear. Nesse processo, utiliza-se uma mistura de diferentes átomos de urânio, de forma a proporcionar uma concentração de apenas 4% de material físsil. Em bombas atômicas, são utilizadas concentrações acima de 20% de urânio físsil, cuja obtenção é trabalhosa, pois, na natureza, predomina o urânio não-físsil. Em grande parte do armamento nuclear hoje existente, utiliza-se, então, como alternativa, o plutônio, material físsil produzido por reações nucleares no interior do reator das usinas nucleoelétricas. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que
a) a disponibilidade do urânio na natureza está ameaçada devido à sua utilização em armas nucleares.
b) a proibição de se instalarem novas usinas nucleoelétricas não causará impacto na oferta mundial de energia.
c) a existência de usinas nucleoelétricas possibilita que um de seus subprodutos seja utilizado como material bélico.
d) a obtenção de grandes concentrações de urânio físsil é viabilizada em usinas nucleoelétricas.
e) a baixa concentração de urânio físsil em usinas nucleoelétricas impossibilita o desenvolvimento energético.
Resposta correta: C
2ª Etapa: Análise e fechamento
Solicite aos alunos que partilhem as conclusões. Veja elementos fundamentais para conduzir a discussão.
Para responder a essa questão basta uma leitura atenta e a compressão do enunciado. Para compreender o enunciado, os alunos devem conhecer o conceito de fissão nuclear e o funcionamento das usinas nucleoelétricas.
Sendo assim, a alternativa
(A) Está incorreta, pois o texto destaca que a obtenção do urânio físsil não é facil na natureza.
(B) Está incorreta, pois além de não ter relação alguma com o enunciado, caso seja proibido a instalação de novas usinas nucleoelétricas poderá afetar a oferta de energia mundial.
(C) Está correta, pois o texto afirma que o plutônio é um material físsil obtido como subproduto em usinas nucleoelétricas.
(D) Está incorreta, pois o urânio físsil é obtido na natureza.
(E) Está incorreta, pois em nenhum momento o texto destaca a relação entre o desenvolvimento energético com a disponibilidade de urânio físsil nas usinas nucleoelétricas.
3ª Etapa: Sensibilizando para o tema
Inicie esta etapa do plano de aula com a turma reunida, estabelecendo uma conversa, com o intuito de verificar o conhecimento dos alunos sobre bomba atômica que foi lançada sobre Hiroshima em 1945. Questione:
– Motivos pelos quais a bomba atômica foi lançada nesta cidade do Japão.
– Conhecimento sobre a tecnologia que envolve a construção de uma bomba atômica.
– Os malefícios para os seres vivos e para o ambiente.
Não é necessário apresentar respostas, a ideia é recolher os conhecimentos prévios dos alunos sobre o tema e estimulá-los a participar ativamente das etapas do plano de aula.
Após essa discussão (em torno de 10 a 15 minutos) apresente para a turma, em um projetor multimídia, a capa do Jornal “O Globo” do dia após o lançamento da bomba sobre Hiroshima, sugerido no item 1 do tópico “Para organizar seu trabalho…..”. Faça uma leitura compartilhada do texto disponibilizado no site.
4ª Etapa: O advento da fissão nuclear
Ainda com a turma reunida, assista ao vídeo indicado no item 2 do tópico “Para organizar seu trabalho….”. Finalizado o vídeo, organize os alunos em duplas e, na sala de informática, solicite que enumerem os principais episódios relacionados ao advento da fissão nuclear e as respectivas contribuições dos estudiosos (Ernest Rutherford, James Chadwick, Enrico Fermi, Max Planck, Albert Einstein) apresentados no vídeo. Solicite a cada dupla a elaboração de fichas com o nome do estudioso e a importância de suas pesquisas para o advento do conhecimento da fissão nuclear.
5ª Etapa: Conhecendo o fenômeno da fissão nuclear e sua utilização na construção de bombas nucleares
No laboratório de informática (ou em tablets) solicite aos alunos que, individualmente, explorem os objetos educacionais disponíveis nos itens 3, 4 e 5 do tópico “Para organizar seu trabalho….”. Oriente os alunos que deverão seguir a ordem item 3 ? item 4 ? item 5. Como produto final desta etapa os alunos deverão elaborar um pequeno texto explicativo que aborde os seguintes aspectos:
– extração do urânio na natureza
– conceito de energia nuclear
– significado de fissão nuclear
– utilização da energia nuclear em reatores, qual a utilidade?
OBS: O item 5 já apresenta algumas informações sobre os reatores nucleares.
6ª Etapa: A fissão nuclear em usinas nucleares.
Projete a animação sugerida no item 6 do tópico “Para organizar seu trabalho….”, fazendo intervenções e esclarecendo dúvidas. Ao final da apresentação questione os alunos sobre as diferenças entre os princípios da bomba atômica e dos reatores nucleares que reside, principalmente, na utilização da energia liberada na fissão nuclear.
Dando continuidade a esta etapa, providencie cópias xerox dos textos indicados no item 7 do tópico “Para organizar seu trabalho…..” e distribua aos alunos. Solicite aos alunos que, individualmente, leiam os textos, fazendo anotações sobre os riscos e benefícios da utilização das usinas nucleares para obtenção de energia. Informe que este estudo será utilizado na próxima etapa, momento no qual farão um debate sobre o assunto.
7ª Etapa: O Brasil deve optar pela utilização da energia atômica?
Esta etapa consiste na realização de um debate visando discutir se o Brasil deve optar pela utilização da energia atômica como fonte de energia.
Divida os alunos em dois grupos: o dos defensores e dos contrários à utilização da energia nuclear no Brasil. Oriente os alunos que os argumentos devem estar baseados tanto nas características físicas de nossos país como também nas informações obtidas nos textos da etapa anterior.
Orientações para o debate que deve ser mediado pelo professor. Informe que a ideia não é chegar a uma conclusão fechada sobre o assunto, mas sim discutir.
– Para participar o aluno deve levantar a mão e aguardar a sua vez de se manifestar. Anote em uma folha os nomes dos alunos que manifestaram interesse em expressar sua opinião.
– Cada participante terá no máximo 3 minutos para expor suas ideias.
– Não será permitido o uso de qualquer tipo de ofensa ao colega que está se manifestando. O respeito deve ser mútuo.
– Faça intervenções sempre que considerar que o argumento não é válido.
Materiais Relacionados
1) Veja a capa do jornal “O Globo” de 7/8/1945. A matéria do período só pode ser acessada pelos assinantes do Jornal, mas o texto que acompanha o link é esclarecedor.
2)
O interessante documentário disponível no
link traz a história do advento da fissão nuclear, contado a partir da vida de Lise Meitner e Otto Hahn. Faz uma retrospectiva histórica desde o início dos anos 10 do século XX.
3)
O
link apresenta as etapas para a construção de uma bomba atômica.
4)
O infográfico mostra na forma de animação as reações nucleares de fissão, ressaltando as reações em cadeia. Disponível no
link.
5)
Veja uma simulação do fenômeno de fissão nuclear em um reator no
link.
6)
A animação disponível no
link mostra os princípios de funcionamento dos reatores de usinas nucleares.
Arquivos anexados
- Bomba atômica: fissão nuclear
