Em um estudo sobre a matriz elétrica brasileira, uma usina nuclear é analisada considerando apenas a energia…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um estudo sobre a matriz elétrica brasileira, uma usina nuclear é analisada considerando apenas a energia produzida no reator. Sua potência térmica constante é de 1 000 MW, e toda essa potência é utilizada durante 8 horas. Para o urânio-235, adota-se que cada 1 g liberado fornece aproximadamente 24 MJ de energia. Desprezam-se perdas no processo de conversão de energia. Com base nos dados do texto, qual é a massa aproximada de urânio-235 consumida pelo reator durante as 8 horas de operação?
- A) 28 800 000 g de urânio-235
- B) 691 200 000 g de urânio-235
- C) 1 200 000 g de urânio-235
- D) 120 000 g de urânio-235
- E) 28 800 g de urânio-235
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Converta a potência para unidade de energia por segundo. 1 000 MW = 1 000 MJ/s, pois 1 MW equivale a 1 MJ por segundo.
- Converta o tempo para segundos. 8 horas = 8 x 3 600 s = 28 800 s.
- Calcule a energia total liberada. Energia = potência x tempo = 1 000 MJ/s x 28 800 s = 28 800 000 MJ.
- Calcule a massa de urânio-235. Como cada 1 g fornece 24 MJ, a massa é a energia total dividida por 24 MJ/g: 28 800 000 / 24 = 1 200 000 g.
- Conclusão. A alternativa correta é C, 1 200 000 g de urânio-235, o que coincide com o gabarito oficial. A alternativa A corresponde à energia total em MJ, sem dividir pelo fator de conversão. A alternativa B multiplica em vez de dividir. A alternativa D resulta de um erro na conversão de horas para segundos. A alternativa E decorre de um erro de prefixo na potência, dividindo por 1 000 sem razão.
💡 Dica: Calcule a energia total necessária e converta para a quantidade de urânio.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula a energia total (28 800 000 MJ) e a apresenta como massa, sem usar o fator de 24 MJ por grama. Confunde energia com massa.
O aluno sabe que é preciso usar o fator de 24 MJ por grama, mas multiplica a energia total por 24 em vez de dividir, invertendo a relação entre energia e massa.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre potência e energia, calculando a quantidade de urânio necessária de forma incorreta ao não considerar o tempo de operação corretamente.
A potência deve ser convertida para energia multiplicando-a pelo tempo de operação. Como 1 MW equivale a 1 MJ/s, 1 000 MW correspondem a 1 000 MJ/s. O intervalo de 8 horas equivale a 28 800 s. Assim, a energia produzida é E = 1 000 × 28 800 = 28 800 000 MJ. Como cada grama de urânio fornece 24 MJ, a massa consumida é m = 28 800 000 ÷ 24 = 1 200 000 g.
O aluno erra na conversão de 8 horas para segundos, obtendo um tempo muito menor que o real, o que reduz a energia total e, consequentemente, a massa calculada.
O aluno divide a energia pela potência (1 000) sem justificativa física, possivelmente confundindo MW com kW ou MJ com kJ, o que gera um erro de unidade de mil vezes.
Raio-X da questão
reatores nucleares
avaliacao
cálculo de energia · potência e tempo
Revisar a conversão de energia e implicações ambientais de reatores nucleares.
O aluno pode confundir a relação entre potência e energia, calculando a quantidade de urânio necessária de forma incorreta ao não considerar o tempo de operação corretamente.
educacao_ambiental
pensamento_critico
cientifico
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