Enunciado
Física - Halliday - Vol 4- Ed: 10º - Capítulo 43.6 - Ex. 49
49. A água comum contém aproximadamente 0,0150% em massa de “água pesada”, na qual um dos dois, átomos de hidrogênio é substituído por um átomo de deutério, 2H. Qual seria a potência gerada pela “queima” de todo o deutério contido em 1,00 litro de água em 1.00 dia se fosse possível fazer os átomos de deutério se fundirem através da reação 2H + 2H - 3He + n?
Passo 1
Sabemos que em um litro de água corresponde a um quilo de água, e a “água pesada” corresponde a 0,0150% disso, então a massa de água pesada é de
Sabemos também que uma molécula de água, contem um átomo de oxigênio e um átomo de hidrogênio e um átomo de deutério . Então sua massa molar é de:
Como , sabemos que a massa de cada molécula vai ser de
Transformando para :
Então, o número de moléculas de água pesada em cada litro de água é igual a:
Como a gente precisa de 2 moleculas de deutério para a reação ocorrer, o numero de reações será de
Passo 2
Como cada reação libera , a energia total libera será de:
Vamos transformar essa energia em Joule:
A potencia nada mais é que a energia liberada em um certo período de tempo, e nesse caso nosso tempo é
Vamos transformar em segundos:
Dividindo a energia liberada pelo tempo, obtemos a potência: