PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 32 (2º exame) da UERJ 2012

2º exame · Ciências da Natureza e Matemática · Química: Estudo dos gases e equação de Clapeyron

Em um reator nuclear, a energia liberada na fissão de 1 g de urânio é utilizada para evaporar a quantidade de 3{,}6 \times 10^4\text{ kg} de água a 227^\circ\text{C} e sob 30\text{ atm}, necessária para movimentar uma turbina geradora de energia elétrica.

Admita que o vapor d’água apresenta comportamento de gás ideal.

O volume de vapor d’água, em litros, gerado a partir da fissão de 1 g de urânio, corresponde a:

  1. A
    1{,}32 \times 10^5
  2. B
    2{,}67 \times 10^6
  3. C
    3{,}24 \times 10^7
  4. D
    7{,}42 \times 10^8
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Resolução comentada

Use a equação dos gases ideais, PV = nRT, para achar o volume do vapor a partir da quantidade de matéria (mols) de água.

  1. Massa de água: 3{,}6\times10^4\ \text{kg} = 3{,}6\times10^7\ \text{g}.

  2. Massa molar da água: \ce{H2O} = 18\ \text{g/mol}. Então:

n = \frac{3{,}6\times10^7}{18} = 2\times10^6\ \text{mol}

  1. Temperatura em kelvin: T = 227 + 273 = 500\ \text{K}.

  2. Com P = 30\ \text{atm} e R = 0{,}082\ \text{atm·L/(mol·K)}:

V = \frac{nRT}{P} = \frac{2\times10^6 \times 0{,}082 \times 500}{30}
  1. Numerador: 2\times10^6 \times 41 = 8{,}2\times10^7. Dividindo por 30:
V \approx 2{,}73\times10^6\ \text{L}

O valor mais próximo é 2{,}67\times10^6\ \text{L}. A pequena diferença vem do valor de R adotado pela prova (cerca de 0{,}08\ \text{atm·L/(mol·K)} dá 2{,}67\times10^6).

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AErro de ordem de grandeza: o volume fica cerca de 20 vezes menor que o obtido por V=nRT/P.
  • CValor uma ordem de grandeza acima do correto, típico de erro de potência de 10 na massa ou na conta.
  • DMuito acima do correto; seria obtido, por exemplo, usando a temperatura ou a pressão de forma errada.

Assuntos: Estudo dos gases e equação de Clapeyron, Mol, massa molar e constante de Avogadro.

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Ver como caiu na prova Questão 32 no caderno 2º Exame de Qualificação da UERJ 2012

Fonte: UERJ 2012 · 2º Exame de Qualificação. Prova oficial ↗