Calcule a força entre duas esferas de cobre onde cada uma tem uma massa de 1 g e estão separadas por uma distância de 1 m , se a carga eletrônica de cada uma for 1 % maior que a sua carga nuclear. A massa molar do cobre é 63,546 unidade de massa atômica e o número atômico do cobre é 29.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado manda a gente calcular a força elétrica entre duas esferas de cobre, cada uma com massa de 1 g, separadas por 1 m, sabendo que cada esfera está “com 1 % mais carga eletrônica do que carga nuclear”.
Conteúdo: elétrica (Lei de Coulomb), estrutura atômica (número atômico, carga do elétron), mol (massa molar e número de Avogadro).
O que vamos precisar:
  • Converter massa em número de átomos usando massa molar e F = k,Q^2r^2 .
  • Calcular a carga líquida de cada esfera (excesso de elétrons = 1 % dos prótons totais).
  • Aplicar a Lei de Coulomb:
com e .

Passo 2

Calcular quantos átomos tem em cada esfera.
  • Massa da esfera: n = mM = 163,546 approx 0,01574 mol .
  • Massa molar do Cu: N = 0,01574 times 6,022times10^23 approx 9,48times10^21 átomos .
  • Número de mols:
  • Número de átomos ( ) = , com :
á

Passo 3

Calcular a carga líquida De de cada esfera.
  • Cada átomo de Cu tem número atômico N times De, ou seja, 29 prótons (carga nuclear Q = (2,75times10^21)times(1,602times10^-19 C) approx 4,40times10^2 C ).
  • Se tem 1 % mais elétrons, sobra um excesso de elétrons por átomo de
  • Portanto, excesso total de elétrons na esfera =
é
  • Como cada elétron tem carga , a carga líquida é

Passo 4

Aplicar a Lei de Coulomb para duas cargas iguais a F = k,Q^2r^2 = 8,99times10^9 times (4,40times10^2)^21^2 = 8,99times10^9 times 1,94times10^5 approx 1,74times10^15 N , separadas por :

Resposta

A força de repulsão entre as duas esferas é aproximadamente
boxed1,7times10^15 N

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