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Enunciado

Química - Tipler - Vol 3- Ed: 6º - Capítulo 40.1 - Ex. 14 (1)

De acordo com o Departamento de Energia dos Estados Unidos, a população dos Estados Unidos consome aproximadamente 1020 joules de energia a cada ano. Estime a massa (em quilogramas) de (a) urânio que seria necessária para produzir tanta energia usando a fissão nuclear e (b) deutério e trítio que seriam necessários para produzir tanta energia usando a fusão nuclear.

Passo 1

Fala aee! Beleza?? Bora resolver esse exercício!!

(a) A massa de U 235 necessária é dada por:

m 235 = N N A M 235

Onde M 235 é a massa molecular de U 235 e N é o número de fissões necessárias para produzir 10 20   J .

Como N = E a n u a l / E p o r   f i s s ã o :

m 235 = E a n u a l M 235 N A E p o r   f i s s ã o  

Assim, fazendo as conversões e as contas:

m 235 = ( 1 × 10 20   J ) ( 235   g / m o l ) 6,022 × 10 23 n ú c l e o s m o l 200 × 10 6   e V × 1,602 × 10 - 19   J e V

m 235 ≈ 5 × 10 6   k g

Passo 2

(b) Podemos resolver essa letra, para a massa de deutério e trítio necessária, de forma semelhante à letra anterior:

m H 2 + H 3 = N N A M H 2 + H 3

Onde M H 2 + H 3 é a massa molecular de H 2 + H 3 .

Como N = E a n u a l / E p o r   f i s s ã o :

m H 2 + H 3 = E a n u a l M H 2 + H 3 N A E p o r   f i s s ã o  

Assim, fazendo as conversões e as contas:

m H 2 + H 3 = ( 1 × 10 20   J ) ( 5   g / m o l ) 6,022 × 10 23 n ú c l e o s m o l 18 × 10 6   e V × 1,602 × 10 - 19   J e V

m H 2 + H 3 ≈ 3 × 10 6   k g

Só isso mesmo. Prontinho!

Resposta

(a) 5 × 10 6   k g

(b) 3 × 10 6   k g

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