Em um reator nuclear, a energia liberada na fissão de 1 g de urânio é utilizada para evaporar a quantidade de 3,6 x 104 kg de água a 227 ºC e sob 30 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:

Para calcular o volume de vapor d'água gerado, precisamos calcular primeiro a energia liberada na fissão de 1 g de urânio. A energia liberada pode ser calculada pela fórmula:

E = m × c

onde E é a energia liberada, m é a massa de urânio (1 g) e c é a energia liberada por unidade de massa de urânio (aproximadamente 3,2 × 10⁷ J/g). Substituindo os valores, temos:

E = 1 g × 3,2 × 10⁷ J/g = 3,2 × 10⁷ J

Agora, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para evaporar 3,6 × 10⁴ kg de água a 227 ºC e sob 30 atm. A entalpia de vaporização da água é aproximadamente 2,1 × 10⁶ J/kg. Então:

Q = m × ΔH_vap = 3,6 × 10⁴ kg × 2,1 × 10⁶ J/kg = 7,56 × 10⁹ J

Como a energia liberada na fissão de 1 g de urânio é igual à quantidade de calor necessária para evaporar a água, podemos igualar as duas expressões:

3,2 × 10⁷ J = 7,56 × 10⁹ J

Agora, podemos calcular o volume de vapor d'água gerado. A equação de estado dos gases ideais é:

PV = nRT

onde P é a pressão, V é o volume, n é o número de moles de vapor d'água, R é a constante dos gases ideais (8,314 J/mol·K) e T é a temperatura em Kelvin. Rearranjando a equação para calcular o volume:

V = nRT / P

Substituindo os valores:

V = (3,6 × 10⁴ kg / 18 g/mol) × 8,314 J/mol·K × 500 K / (30 atm × 101325 Pa/atm)

V ≈ 2,67 × 10⁶ L

Portanto, a resposta certa é B) 2,67 × 10⁶.