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Enunciado

Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 7.1 - Ex. 17

17. A energia química liberada ao se queimar um galão de gasolina é aproximadamente de   1,3 × 10 5 K J . Estime a energia total usada por todos os carros dos Estados Unidos durante o período de um ano. Este valor representa qual fração da energia total utilizada pelos Estados Unidos em um ano (atualmente, cerca de   5 × 10 20 J ).

Passo 1

Como trata-se de um problema cujo objetivo é determinar o valor da energia total utilizada, é necessário trabalhar com suposições a fim de atingir a energia total usada por todos os carros dos Estados Unidos. Supõe-se então, que existem 3× 1 0 8 pessoas nos Estados Unidos e que cada família possua em média 4 pessoas e 2 carros, pode-se estimar um total 1,5× 1 0 8   veículos na estrada, os quais por sua vez consomem cerca de 15 galões de combustível por semana em um período de um ano, ou seja o equivalente a aproximadamente 52 semanas. Baseado nisso, agora temos as informações para que o cálculo da energia total anual de toda frota de carros estadunidenses: o número de carros, a quantidade de galões consumidos por semana, o número de semanas em um ano e a energia liberada ao se queimar um galão de gasolina

Passo 2

Baseado nas informações anteriores, calcula-se o total consumo anual de energia derivada da gasolina, dada por ∇ E g :

∇ E g = 1,5 × 1 0 8   v e í c u l o s 15 g a l õ e s v e í c u l o ∙ s e m a n a 52 s e m a n a s a n o 1,3 × 1 0 5 K J g a l ã o

∇ E g = 1,5 × 10 19   J a n o

Passo 3

Finalmente, uma vez encontrada o valor total do consumo de energia derivado da gasolina ( ∇ E g ), expressamos essa taxa de energia como uma fração da energia derivada da gasolina pela energia total utilizada ( ∇ E t o t a l ) .

T a x a   d e   E n e r g i a =   ∇ E g ∇ E t o t a l

T a x a   d e   E n e r g i a =   1,5 × 10 19   J a n o 5 × 1 0 20 J a n o  

T a x a   d e   E n e r g i a = 0,03 = 3 %

Resposta

Logo, a consumo de energia derivado da gasolina representa 3% do valor total utilizado

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