Questão 90 caderno branco (9) ENEM 2016 PPL

A obtenção de energia por meio da fissão nuclear do 235U é muito superior quando comparada à combustão da gasolina. O calor liberado na fissão do 235U é 8 × 1010 J/g e na combustão da gasolina é 5 × 104 J/g.

A massa de gasolina necessária para obter a mesma energia na fissão de 1 kg de 235U é da ordem de

A) 103 g.

B) 104 g.

C) 105 g.

D) 106 g.

E) 109 g.

Resolução em Texto

📌 🧮 Tema Geral:

🔹 Energia – Comparação entre fissão nuclear e combustão química

📚 Matérias Necessárias para a Solução

🔹Física: energia, potência, Joule, ordem de grandeza, regra de três + Química: reações nucleares (fissão) e reações de combustão.

🔢 Nível da Questão

🔸 Médio-difícil, por envolver raciocínio proporcional com grandezas muito distintas e potências elevadas.

✅ Gabarito

  • Alternativa E

📝 Resolução Passo a Passo


🔍 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo

Trecho-chave:

“A massa de gasolina necessária para obter a mesma energia na fissão de 1 kg de ²³⁵U é da ordem de…”

🎯 Objetivo:
Calcular quantos gramas de gasolina seriam necessários para liberar a mesma energia que 1 kg de urânio-235 libera por fissão nuclear.

👉 O que ele quer saber?
A questão quer comparar duas formas de energia: nuclear (muito intensa) e química (da gasolina). Ele quer saber quantos gramas de gasolina seriam equivalentes a 1 kg de urânio-235 em termos de energia liberada.


📖 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários

🧪 Energia por unidade de massa (J/g)

Quando falamos que certa substância libera, por exemplo, 5 × 10⁴ J/g, estamos dizendo que cada grama daquela substância libera essa quantidade de energia. Isso nos permite comparar materiais diferentes.

⚛️ Fissão nuclear vs combustão

  • Fissão nuclear (²³⁵U): Uma reação que divide núcleos pesados, liberando energia MUITO maior que reações químicas.
  • Combustão (gasolina): Uma reação química entre o combustível e o oxigênio, liberando calor e gás carbônico.

📌 Em resumo:

Tipo de reação Material Energia liberada por grama
Fissão nuclear Urânio-235 8 × 10¹⁰ J/g
Combustão química Gasolina 5 × 10⁴ J/g

🧷 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto

Do enunciado:

  • A energia da fissão nuclear de 1 grama de ²³⁵U = 8 × 10¹⁰ J
  • A energia da combustão de 1 grama de gasolina = 5 × 10⁴ J
  • Precisamos encontrar quantos gramas de gasolina (x) liberam a mesma energia que 1000 g (1 kg) de ²³⁵U.

🧮 Passo 4 – Desenvolvimento do raciocínio e cálculos

🔸 Etapa 1 – Energia total da fissão de 1 kg de ²³⁵U:

Sabemos que 1 g de ²³⁵U libera 8 × 10¹⁰ J.
Então 1000 g (1 kg) libera:

  • E = 1000 × (8 × 10¹⁰) = 8 × 10¹³ J

🔸 Etapa 2 – Quantos gramas de gasolina liberam essa energia?

Sabemos que 1 g de gasolina libera 5 × 10⁴ J.
Seja x a massa necessária:

  • x = (8 × 10¹³) / (5 × 10⁴)
  • x = 1,6 × 10⁹ g

🧩 Passo 5 – Análise das Alternativas

Vamos ver qual alternativa mais se aproxima de 1,6 × 10⁹ g:

  • A) 10³ g → muito pequeno
  • B) 10⁴ g → muito pequeno
  • C) 10⁵ g → ainda pequeno
  • D) 10⁶ g → 1 milhão de g (ainda muito abaixo)
  • ✅ E) 10⁹ g → corresponde a 1 bilhão de g, que é 1.000 toneladas. Correta!

🔁 Erro comum: confundir ordens de grandeza. É essencial entender potência de 10 para não errar esse tipo de questão.


🎯Passo 6: Conclusão e justificativa final

➡️ Conclusão: A energia liberada pela fissão nuclear de 1 kg de urânio-235 é tão intensa que seriam necessários cerca de 1,6 bilhões de gramas de gasolina (ou 1600 toneladas) para liberar a mesma energia.

✅ Alternativa correta: E)
Essa comparação evidencia como a fissão nuclear é milhões de vezes mais eficiente em termos energéticos do que a combustão de combustíveis fósseis, embora envolva riscos maiores e resíduos nucleares.

Encontrou algum erro?

Clique no botão abaixo e reporte para os nossos corretores.