As turbinas a vapor da propulsão nuclear de um submarino possuem um rendimento de 15% e são capazes de produzir uma potência mecânica constante de 40MW nos eixos rotativos. Se essa potência é entregue em 3,0 minutos, observa-se que a variação de entropia do sistema vapor-turbinas é (1/12) GJ/K . A temperatura, em °C, do vapor superaquecido produzido pelo reator nuclear vale, aproximadamente 

As turbinas a vapor da propulsão nuclear de um submarino possuem um rendimento de 15% e são capazes de produzir uma potência mecânica constante de 40MW nos eixos rotativos. Se essa potência é entregue em 3,0 minutos, observa-se que a variação de entropia do sistema vapor-turbinas é (1/12) GJ/K . A temperatura, em °C, do vapor superaquecido produzido pelo reator nuclear vale, aproximadamente

• A)327
• B)303
• C)247
• D)207
• E)177

Para encontrar a resposta correta, vamos analisar o problema passo a passo. Primeiramente, é importante lembrar que a potência mecânica é dada pela fórmula P = ΔQ / Δt, onde ΔQ é a variação de energia e Δt é o tempo. No caso, a potência mecânica é de 40MW e o tempo é de 3,0 minutos, que é igual a 180 segundos.

Convertendo a potência de MW para J/s (joules por segundo), temos 40MW = 40.000.000 J/s. Agora, podemos calcular a variação de energia ΔQ utilizando a fórmula P = ΔQ / Δt:

ΔQ = P × Δt = 40.000.000 J/s × 180 s = 7.200.000.000 J

Agora, vamos lembrar que a variação de entropia é dada pela fórmula ΔS = ΔQ / T, onde T é a temperatura em Kelvin. No problema, a variação de entropia é (1/12) GJ/K, que é igual a 83.333 J/K.

Para encontrar a temperatura, vamos rearranjar a fórmula ΔS = ΔQ / T para T = ΔQ / ΔS:

T = ΔQ / ΔS = 7.200.000.000 J / 83.333 J/K ≈ 865 K

Por fim, para encontrar a temperatura em graus Celsius, basta subtrair 273,15 de T:

t ≈ 865 K - 273,15 K = 591,85 °C ≈ 303 °C

Portanto, a resposta correta é B) 303.