Questão 7
UNICAMP 2009
(UNICAMP - 2009 - 2 FASE - Questão 7)
A evolução da sociedade tem aumentado a demanda por energia limpa e renovável. Tipicamente, uma roda d´água de moinho produz cerca de (ou
) diários. Por outro lado, usinas nucleares fornecem em torno de 20% da eletricidade do mundo e funcionam através de processos controlados de fissão nuclear em cadeia.
a) Um sitiante pretende instalar em sua propriedade uma roda d´água e a ela acoplar um gerador elétrico. A partir do fluxo de água disponível e do tipo de roda d´água, ele avalia que a velocidade linear de um ponto da borda externa da roda deve ser v = 2 4 m/s . Além disso, para que o gerador funcione adequadamente, a freqüência de rotação da roda d´água deve ser igual a 0,20 Hz. Qual é o raio da roda d´água a ser instalada? Use π = 3.
b) Numa usina nuclear, a diferença de massa entre os reagentes e os produtos da reação de fissão é convertida em energia, segundo a equação de Einstein
, onde
. Uma das reações de fissão que podem ocorrer em uma usina nuclear é expressa de forma aproximada por
(1000 g de ) + (4 g de nêutrons) → (612 g de
) + (378 g de
) + (13 g de nêutrons) + energia.
Calcule a quantidade de energia liberada na reação de fissão descrita acima.
Gabarito:
Resolução:
a) Supondo que o movimento de rotação da roda d’água seja uniforme, o módulo da velocidade linear de um ponto da borda externa da roda é dado por:
b) A diferença de massa entre os reagentes e os produtos da reação de fissão é convertida em energia:
Então: