Aceleradores de Partículas - Funcionamento

             Aceleradores de partículas - Funcionamento

   Os aceleradores de partículas são grandes laboratórios com o formato de túneis podendo ser reto ou em forma de anel e tendo vários quilômetros de extensão. No interior deles, partículas que constituem o átomo, como os prótons e os elétrons, percorrem o cilindro e são acelerados com velocidades próximas à da luz, impulsionado por grandes imãs. A cada volta, essas partículas ganham mais velocidade até atingirem um ponto no qual são desviadas do seu curso natural para serem chocadas com átomos de outros materiais, denominados alvos.

   O bombardeamento de partículas com esses chamados alvos a velocidades próximas à da luz provoca reações nucleares nos átomos que formam o material. A colisão faz com que partículas sejam liberadas do núcleo do alvo, alterando-o em outro elemento químico.  O estudo dessas reações nucleares permitiu decifrar quase totalmente a constituição do núcleo dos átomos. Graças aos aceleradores podem-se identificar as partículas subatômicas que constituem o átomo, como o quark top.

   Com os aceleradores de partículas, os cientistas objetivam um entendimento melhor dos mais ínfimos componentes da matéria, que apenas é possível com esses equipamentos que podem quebrar partículas incrivelmente densas e milhões de vezes menores que o átomo. 

         Aceleradores de partículas – Aplicação

   Os aceleradores de partícula são equipamentos científicos de proporções enormes e de elevado custo que auxilia cientistas para o entendimento da criação do universo e na identificação de partículas subatômicas. Ao contrário da crença comum, esses equipamentos realmente possuem aplicações úteis e que reduzem ou até eliminam problemas até então sem solução.

   Uma das possíveis aplicações para os aceleradores de partículas seria na diminuição do desperdício do gás natural. Esse combustível não renovável possui dificuldades para ser armazenado e requer gasodutos para o seu transporte e devido a esse fato, milhões de metros cúbicos de gás natural são queimados ou simplesmente descartados.

   O gás natural pode ser convertido para hidrocarboneto líquido através de processos que requer altas temperaturas e pressões atingíveis em grandes plantas. Através de feixes de elétrons provenientes de aceleradores de partículas, é possível quebrar ligações de carbono e hidrogênio fazendo com que o gás natural se recombine em uma cadeia de polímero, sendo assim, possível o armazenamento eficiente do gás natural.

Questão - 74p

Como estamos supondo que o capacitor está totalmente carregado, temos que a diferença de potencial entre as placas de capacitor C e a diferença de potencial da fonte E são iguais. A partir do momento em que a chave que está inicialmente em a é movida para b, a fonte E deixa de produzir uma ddp, e o capacitor começa a se descarregar através da resistência R. A energia inicialmente armazenada no capacitor é transformada em energia térmica pelo resistor.

Esse efeito ocorre, pois os elétrons livres da corrente elétrica sofrem colisões com os átomos do resistor, transferindo aos átomos parte da energia cinética, e dessa forma eles passam a vibrar com mais energia, provocando um aumento na temperatura e liberando energia térmica.

Para provar isso percorremos a malha do circuito e obtemos:

-Ri + q/c = 0 (com a chave na posição b)

-R dq/dt = q/c = 0 -> Rq’ – q/c =0 -> q’ – 1/RC .q =0

Resolvendo a equação diferencial pelo método do fator integrante:

P(t) = 1/RC        -> Acha-se e^(t/RC) (fator integrante)

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