Em um reator nuclear, a energia liberada na fissão de 1 g de urânio é utilizada para evaporar a quantidade de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um reator nuclear, a energia liberada na fissão de 1 g de urânio é utilizada para evaporar a quantidade de 3,6 x 10^4 kg de água a 227 ºC e sob 30 atm, necessária para movimentar uma turbina geradora de energia elétrica. Admita que o vapor d’água apresenta comportamento de gás ideal. O volume de vapor d’água, em litros, gerado a partir da fissão de 1 g de urânio, corresponde a: (UERJ 2012)
- A) 1,32 x 10^5
- B) 2,67 x 10^6
- C) 3,24 x 10^7
- D) 7,42 x 10^8
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Converta a massa de água para gramas: 3,6 x 10^4 kg = 3,6 x 10^7 g. Passo 2: Calcule a quantidade de matéria, sabendo que a massa molar da água é 18 g/mol: n = 3,6 x 10^7 / 18 = 2,0 x 10^6 mol. Passo 3: Converta a temperatura para Kelvin: T = 227 + 273 = 500 K. Passo 4: Como o vapor é tratado como gás ideal, use PV = nRT, isolando V = nRT / P. Passo 5: Substitua os valores com R = 0,08 atm.L/(mol.K) e P = 30 atm: V = (2,0 x 10^6 x 0,08 x 500) / 30 = 8,0 x 10^7 / 30 = 2,67 x 10^6 L. Passo 6: Com R = 0,0821 o resultado fica em torno de 2,74 x 10^6 L, valor mais próximo de B do que de qualquer outra alternativa. Passo 7: O enunciado indica que a energia da fissão de 1 g de urânio evapora essa quantidade de água, então o volume de vapor gerado é o volume calculado. Por que as outras estão erradas: A (1,32 x 10^5) é muito pequena, o que sugere erro de unidade ou de quantidade de matéria; C (3,24 x 10^7) é grande demais, típico de erro no cálculo de n ou de R; D (7,42 x 10^8) é uma ordem de grandeza acima, indicando erro de cálculo ou de unidade. O gabarito B está correto.
💡 Dica: Use a equação dos gases ideais para calcular o volume do vapor.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente errou a conversão de unidades da massa ou o cálculo do número de mols, obtendo uma quantidade de vapor muito menor do que a real.
Por que engana: Confundir unidades de pressão e temperatura ou esquecer de converter para unidades do SI ao aplicar a equação dos gases ideais.
CORRETA. O cálculo correto do volume do vapor d’água gerado, considerando a energia liberada, a massa de água, a pressão e a temperatura dadas, resulta neste valor.
O aluno pode ter esquecido de dividir a massa pela massa molar da água ou aplicado mal a fórmula dos gases, chegando a um volume superior ao correto.
O aluno provavelmente usou unidades incorretas para a pressão ou a temperatura, ou fez um erro de potência de dez, o que gerou um volume uma ordem de grandeza acima do correto.
Raio-X da questão
gás ideal, volume, pressão, temperatura
avaliacao
equação dos gases ideais · conversão de unidades
Estude a equação dos gases ideais e conversão de unidades.
Confundir unidades de pressão e temperatura ou esquecer de converter para unidades do SI ao aplicar a equação dos gases ideais.
tomada_decisao
cientifico
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