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Enunciado

Física - Halliday - Vol 4- Ed: 10º - Capítulo 43.3 - Ex. 27

Calcula-se que o reator natural de fissão discutido na Seção 43-5 tenha gerado 15   g i g a w a t t s ⋅ a n o s de energia durante o tempo em que funcionou. (a) Se o reator durou 200.000   a n o s , qual foi a potência média de operação? (b) Quantos quilogramas de U 235 foram consumidos pelo reator?

Passo 1

(a) Para calcularmos a potência media, basta dividirmos o valor da energia dado em   g i g a w a t t s ⋅ a n o s pelo tempo que ele durou:

P m e d = 15 × 10 9 W ⋅ a n o s 200.000   a n o s = 7,5 × 10 4 W = 75   k W

Passo 2

(b) Para a massa total consumida, podemos utilizar a equação de energia total:

E = N Q

E escrever o número de átomos em termos da massa total dividida pela massa de cada núcleo:

E = M m Q

Isolando M :

M = m E Q

Passo 3

Substituindo os valores de cada letra:

M =   235     u 1,66 × 10 - 27 k g u 15 × 10 9 W ⋅ a n o s 3,15 × 10 7 s a n o 200   M e V 1,6 × 10 - 13 J M e V  

M = 5,8 × 10 3   k g

Resposta

a   P m é d = 75   k W

b   M = 5,8 × 10 3   k g

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