Um reator nuclear típico gera 1000 MW (1000 MJ/s) de energia elétrica. Ao fazer isso, ele produz 2000 MW de "calor residual", que deve ser removido do reator para que ele não derreta. Muitos reatores localizam-se próximos a grandes porções de água, para que possam dispor de água para sua refrigeração. Considere um reator em que a entrada de água ocorra a 18ºC. Leis estaduais limitam a temperatura de saída da água a 30ºC, a fim de não afetar organismos aquáticos. Quantos litros de água de refrigeração devem ser bombeados para o reaior por minuto?

Passo 1

E aiii gente, tudo bom com vocês?

Então vamos resolver essa questão bem legal aqui e passo a passo pra gente tirar 10 na provinha!

Vamo lá!

Existem dois sistemas interagindo: o reator nuclear e a água. O calor gerado pelo reator nuclear é usado para aumentar a temperatura da água.

Para o sistema de água e reator fechado, a conservação de energia por segundo requer:

Q = Q reator   + Q á gua   = 0 J

Passo 2

O calor do reator em Δ t = 1 s   é   Q reator = - 2000 M J = - 2.0 × 10 9 J e o calor absorvido pela água é:

Q á g u a = m água c água Δ T = m água 4190 J k g K 12 K

⇒ - 2.0 × 10 9 J + m á gua   4190 J k g K 12 K = 0 J ⇒ m á gua   = 3.98 × 10 4 k g

Cada segundo, 3.98 × 10 4 k g de água são necessários para remover o calor do reator nuclear. Assim, o fluxo de água por minuto é:

3.98 × 10 4 k g s × 60 s m i n × 1 m 3 1000 k g × 1 L 10 - 3 m 3 = 2.4 × 10 6 L m i n

Resposta

2.4 × 10 6 L m i n

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