Bomba atômica

Uma bomba atômica é uma arma explosiva cuja energia deriva de uma reação nuclear e tem um poder destrutivo imenso (uma única bomba é capaz de destruir uma cidade grande inteira). Bombas atômicas só foram usadas duas vezes em guerra, ambas pelos Estados Unidos contra o Japão, todo mundo já sabe, em Hiroshima e Nagasaki, durante a Segunda Guerra Mundial (consistindo em um dos maiores ataques a uma população civil já ocorridos na história, quase 200 mil mortos). No entanto, elas já foram usadas centenas de vezes em testes nucleares por vários países.


Teste de bomba nuclear
É interessante observar o som se aproximando. É nítido na imagem. Primeiro se vê a explosão (luz: v=300.000km/s) e depois se ouve o som (som: v=~340m/s).

Foi descrita como a maior arma de destruição letal, criada para fins militares, no fim da Segunda Guerra Mundial, com poder equivalente a vinte mil toneladas de TNT (Tri-Nitro-Tolueno), sendo mil vezes mais potente que qualquer uma das bombas conhecidas naquela época

Muitos confundem o termo genérico "bomba atômica". Por bomba atômica, entende-se um artefato nuclear de utilização militar via meios aéreos. Por ogivas nucleares, entende-se as armas nucleares passíveis de utilização em mísseis. Já os artefatos nucleares não são passíveis de utilização militar, servindo portanto, somente para a realização de testes.

É interessante entender o funcionamento dessas bombas.

A detonação consiste numa enorme libertação de energia causada por uma reacção em cadeia na qual se vão desintegrando cada vez mais átomos. Ocorre primeiro uma implosão, que desacata na explosão dos átomos.

A reação atômica inicia-se quando um átomo de urânio-235 ou de plutônio (substância artificial radioactiva produzida nos reactores nucleares) se divide ao absorver um neu. O átomo divide-se em dois fragmentos e ao mesmo tempo liberta mais neutrons, que por sua vez colidem com outros átomos, e assim sucessivamente, numa sequência auto-sustentada. Cada passo na cadeia demora apenas uma centésima milionésima parte de segundo (0,0000000001 s). O processo inteiro durante o qual dois milhões de milhões de milhões de átomos se dividem (2x10^18 átomos, isto é, 2 seguido de 18 zeros), dura apenas um milionésimo de segundo, no qual se verifica o chamado “efeito cogumelo”. Para que comece a reação em cadeia é necessário que haja uma certa quantidade de urânio-235 ou plutónio, chamada massa crítica (cerca de 4 kg). Para que esta reação não se inicie antes da bomba se encontrar no alvo, o material que se divide é colocado dentro do invólucro da bomba sob a forma de duas massas subcríticas separadas, que só se juntam no momento da detonação. A energia liberada é da ordem de 10^13 J por mol de urânio bombardeado por mol de neutrons absorvidos. (E = -2x 10^10 kJ/mol 1 Kr + 3x92 Ba + 141 U -> 236 n -> 1 U + 235 (k=1.000, na física)).

Efeitos

Os efeitos predominantes de uma bomba atômica (a explosão e a radiação térmica) são os mesmos dos explosivos convencionais. A grande diferença é a capacidade de liberar uma quantidade imensamente maior de energia de uma só vez. A maior parte do dano causado por uma arma nuclear não se relaciona diretamente com o processo de liberação de energia da reação nuclear.

O dano produzido pelas três formas iniciais de energia liberada difere de acordo com o tamanho da arma. A energia liberada na explosão segue a equação de Einstein, E=mc², onde E é a energia liberada, m é a massa da bomba que "some" na explosão e c (celeritas) é a velocidade da luz (luz: c=300.000km/s).

Curiosidades

Bomba de nêutrons

Uma última variante da bomba atômica é a chamada bomba de neutrons em geral um dispositivo termonuclear pequeno, com corpo de Níquel ou cromo, onde os neutrons gerados na reação de fusão intencionalmente não são absorvidos pelo interior da bomba, mas se permite que escapem. As emanações de raios-X e de neutrons de alta energia são seu principal mecanismo destrutivo. Os nêutrons são mais penetrantes que outros tipos de radiação, de tal forma que muitos materiais de proteção que bloqueiam raios gama são pouco eficientes contra eles. As bombas de nêutrons têm ação destrutiva apenas sobre organismos vivos, mantendo, por exemplo, a estrutura de uma cidade intacta. Isso pode representar uma vantagem militar, visto que existe a possibilidade de se eliminar os inimigos e apoderar-se de seus recursos.

Bomba mais potente

Oficialmente, a mais poderosa Bomba detonada foi de 50 Megatons - conhecida como Tsar Bomba - em um teste realizado pela URSS em outubro de 1961. Esta bomba tinha mais de 5 mil vezes o poder explosivo da bomba de Hiroshima, e maior poder explosivo que todas as bombas usadas na II Guerra Mundial somadas (incluindo as 2 bombas nucleares lançadas sobre o Japão) multiplicado 10 vezes. Podemos lembrar que até hoje a população dessas regiões (Hiroshima e Nagazaki) sofre com a radiação local.


Em 1952, cientistas norte-americanos aperfeiçoaram meios alternativos de libertação de energia letal como a bomba de hidrogénio, cuja energia da fusão derivava de isótopos de hidrogénio (deutétio e trítio) e com mísseis balísticos, capazes de levar a sua carga letal até aos lugares mais recônditos da Terra (no fundo mar). Será o Homem capaz de viver “vivendo” ou só consegue viver “destruindo”? Será a ciência uma ajuda ou um caminho perigoso cuja volta é incerta? Será a maldade humana a principal razão de tanto sofrimento ou a ciência é a principal influência?

Por que a espuma de sabonete e detergente coloridos é branca?

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Antes de tudo, é preciso entender por que a cor do sabonete não é transferida para a espuma. O sabonete e o detergente, quando concentrados, são coloridos devido à presença de corantes. Para fazer espuma, misturamos o produto concentrado a uma quantidade proporcionalmente muito maior de algum solvente (em geral, água limpa). O resultado é que, nas finas e transparentes paredes de uma bolha de sabão, a presença de corantes é mínima e, portanto, imperceptível aos nossos olhos.

Mas se as paredes de uma bolha são praticamente incolores, porque a espuma - um amontoado de bolhas - é branca e não transparente? A resposta está na forma como nossos olhos enxergam as cores. Quando a luz incide sobre uma bolha, ocorrem dois fenômenos ópticos: a refração e a reflexão. Na refração, uma mudança de velocidade dos raios de luz que atravessam a bolha faz com que a luz branca (a do Sol, no caso) se separe em várias cores. O fenômeno fica mais evidente quando olhamos mais detidamente para uma grande bolha de sabão e vemos aquelas manchas coloridas. Uma pequena parte de luz incidente é refletida e, portanto, não muda de cor (no caso de a fonte ser a luz do Sol, continua branca).

Na espuma, esses dois fenômenos ópticos ocorrem simultaneamente em todas as minúsculas bolhas que a formam. Na nossa retina, camada sensível no fundo do globo ocular, células chamadas cones, sensíveis às cores vermelha, verde e azul (as cores aditivas primárias), informam ao nervo ótico a cor que está sendo vista. Quando as três cores chegam à retina ao mesmo tempo (como no caso da espuma), o que se vê é o branco.
Uma experiência simples comprova esse efeito: observe com uma lente de aumento uma área da tela do monitor do seu computador que tenha a cor branca. Você observará que há nela pontos muito pequenos com essas mesmas três cores sendo emitidas ao mesmo tempo.

É possível mudar a cor da espuma?

Sim, de duas formas. Uma delas é iluminá-la com uma luz colorida, diferente da branca. Outra opção é tingir a solução de água e sabão. No entanto, como a quantidade de água tingida nas paredes das bolhas é muito pequena, o efeito é sutil. Você pode testar, por exemplo, misturando sabão ou detergente com um pouco de café. Nesse caso, a espuma terá uma cor marrom claro, um pouco mais escura que a espuma formada a partir da solução de água cristalina e sabão.

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