A combustão de 1 kg de carvão fornece aproximadamente
Joules de energia. A conversão de 1 grama de
em energia é aproximadamente equivalente à queima de quantos quilogramas de carvão? Assuma que cada átomo de urânio fornece cerca de 200 MeV de energia.
Passo 1
Vamos resolver um exercício que envolve a comparação entre a energia liberada pela combustão do carvão e a energia obtida pela conversão de urânio-235 em energia. Precisamos descobrir quantos quilogramas de carvão equivalem à energia liberada pela conversão de 1 grama de
. Para isso, vamos utilizar conceitos de física nuclear e química, além de realizar cálculos com unidades de energia.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a energia liberada pela conversão de 1 grama de
. Sabemos que cada átomo de urânio-235 libera cerca de 200 MeV de energia quando é convertido.
Passo 3
Precisamos converter essa energia por átomo para energia por grama de urânio-235. Para isso, vamos determinar quantos átomos existem em 1 grama de
.
A massa molar do urânio-235 é aproximadamente 235 g/mol. Usando a constante de Avogadro, que é
átomos/mol, podemos encontrar o número de átomos em 1 grama:
Passo 4
Agora, vamos calcular a energia total liberada por 1 grama de
:
Cada átomo libera 200 MeV, portanto:
Passo 5
Precisamos converter a energia de MeV para Joules. Sabemos que:
Portanto:
Então, a energia total em Joules será:
Passo 6
Sabemos que a combustão de 1 kg de carvão libera aproximadamente
Joules. Para encontrar quantos quilogramas de carvão equivalem à energia liberada pela conversão de 1 grama de
, fazemos:
Resposta
A conversão de 1 grama de
em energia é aproximadamente equivalente à queima de 2.742 kg de carvão.