Calcule a energia total liberada, em joules, pela fissão completa de 1,00 kg de U-235, assumindo 200 MeV por…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Calcule a energia total liberada, em joules, pela fissão completa de 1,00 kg de U-235, assumindo 200 MeV por fissão. Dados: M = 235 g·mol^-1, N_A = 6,02×10^23 mol^-1, 1 eV = 1,6×10^-19 J.
- A) ˜8,2×10^13 J
- B) 1,0×10^14 J
- C) 2,1×10^12 J
- D) 4,0×10^12 J
- E) 5,1×10^13 J
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcule a quantidade de matéria de U-235 em 1,00 kg. Como 1,00 kg = 1000 g e M = 235 g/mol, n = 1000 / 235 = 4,255 mol. Passo 2: Calcule o número de núcleos, multiplicando pela constante de Avogadro: N = 4,255 × 6,02×10^23 = 2,56×10^24 núcleos. Passo 3: Calcule a energia liberada por fissão em joules. São 200 MeV = 200×10^6 eV, e 1 eV = 1,6×10^-19 J, logo E1 = 200×10^6 × 1,6×10^-19 = 3,2×10^-11 J por fissão. Passo 4: Multiplique o número de núcleos pela energia de cada fissão: E total = 2,56×10^24 × 3,2×10^-11 = 8,2×10^13 J. Passo 5: Compare com as alternativas. A alternativa A (8,2×10^13 J) coincide com o resultado, e portanto concordo com o gabarito oficial. A alternativa B está errada porque 1,0×10^14 J é um arredondamento grosseiro do valor correto. A alternativa C está errada porque 2,1×10^12 J é muito menor que o resultado, indicando erro de cálculo ou de conversão. A alternativa D está errada porque 4,0×10^12 J também é muito menor que o valor correto, o que indica erro de método. A alternativa E está errada porque 5,1×10^13 J não corresponde ao produto correto de número de núcleos pela energia por fissão.
💡 Dica: Converta a energia de MeV para joules e use a quantidade de átomos de U-235.
Alternativa por alternativa
n = 1000 g/235 g·mol^-1 = 4,255 mol; N = n·N_A ˜ 2,56×10^24 átomos; energia por fissão = 200 MeV = 3,2×10^-11 J; E = N·3,2×10^-11 J ˜ 8,19×10^13 J.
O aluno calculou o número de núcleos e a energia por fissão de forma aproximada e arredondou excessivamente o resultado final para 1,0×10^14 J, sem verificar a ordem de grandeza com precisão suficiente.
Por que engana: O aluno pode confundir a conversão de MeV para joules, resultando em um valor incorreto de energia liberada.
O aluno provavelmente errou a conversão de MeV para joules ou a sequência de multiplicações, obtendo um valor cerca de 40 vezes menor que o correto. A origem exata do erro não está clara apenas pela alternativa.
O aluno aparentemente cometeu um erro no método de cálculo da quantidade de núcleos ou da energia por fissão, chegando a uma ordem de grandeza muito inferior à correta. Não é possível identificar com certeza qual etapa foi comprometida.
O aluno provavelmente errou em alguma etapa intermediária, como a quantidade de matéria, o número de Avogadro ou a conversão de energia, obtendo um valor cerca de 60% maior que o correto. A causa precisa não pode ser determinada apenas pela alternativa.
Raio-X da questão
fissão nuclear
avaliacao
cálculo de energia em joules · conversão de unidades de energia
Revisar os conceitos de fissão nuclear e conversão de unidades.
O aluno pode confundir a conversão de MeV para joules, resultando em um valor incorreto de energia liberada.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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