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Aula 203 — Fissão nuclear

50 min

Objetivo geral

Compreender o processo de fissão nuclear e sua aplicação na geração de energia.

Objetivos específicos

  • Definir fissão nuclear como a divisão de um núcleo pesado em núcleos menores
  • Explicar a reação em cadeia e o papel dos nêutrons liberados
  • Relacionar a fissão nuclear à geração de energia em usinas nucleares

Conhecimentos prévios

  • Estrutura do núcleo
  • Meia-vida e decaimento radioativo

Recursos didáticos

  • Quadro
  • Slides
  • Esquema da reação em cadeia de fissão do urânio-235

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem

5 min · Ausubel (aprendizagem significativa)

Sondar o que os alunos já sabem sobre o tema, retomando a aula anterior e conectando com o conhecimento prévio.

Problematização Inicial

5 min · Bachelard (obstáculo epistemológico)

Como a divisão de um único átomo pode liberar energia suficiente para abastecer uma cidade inteira?

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentar fissão nuclear como o processo em que um núcleo pesado (ex: urânio-235), ao absorver um nêutron, se divide em dois núcleos menores, liberando uma grande quantidade de energia (parte da massa é convertida em energia, conforme E=mc2) e mais nêutrons. Explicar a reação em cadeia: os nêutrons liberados podem atingir outros núcleos de urânio-235 próximos, causando novas fissões — se não controlada, a reação cresce exponencialmente (base das bombas atômicas); em reatores nucleares, a reação é controlada (barras de controle absorvem nêutrons excedentes) para gerar calor de forma estável, usado para produzir vapor e mover turbinas geradoras de eletricidade.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky (zona de desenvolvimento proximal)

Analisar em conjunto o esquema de uma reação em cadeia, identificando cada etapa (nêutron incidente, divisão do núcleo, liberação de energia e novos nêutrons).

Exercícios de Fixação

7 min · Prática independente

Exercícios sobre o processo de fissão e a diferença entre reação em cadeia controlada e não controlada.

Síntese e Fechamento

3 min · Consolidação

Retomar os pontos-chave da aula e conectar com a próxima aula do módulo.

Avaliação formativa

Verificação da compreensão do mecanismo de fissão nuclear e da reação em cadeia.

Lista de exercícios

1. O que diferencia, em termos gerais, o uso da fissão nuclear numa usina de energia e numa bomba atômica?

Gabarito: Numa usina, a reação em cadeia é controlada (barras de controle absorvem nêutrons excedentes, mantendo a fissão estável e gradual para gerar calor); numa bomba, a reação em cadeia é deixada crescer descontroladamente e muito rapidamente, liberando uma quantidade enorme de energia de uma só vez.

2. Por que os nêutrons liberados na fissão são essenciais para a continuidade da reação em cadeia?

Gabarito: Porque eles podem ser absorvidos por outros núcleos físseis próximos, causando novas fissões, o que permite que a reação se propague sem a necessidade de uma nova fonte externa de nêutrons a cada etapa.

Observações e extensão

Próxima aula: fusão nuclear.