Qual é a energia em nanojoules armazenada em 1,7 m^3 de ar devido ao campo elétrico em um dia de “tempo bom”, que tem um módulo da ordem de 184 V / m ?
(a) 254,68
(b) 349,04
(c) 126,21
(d) 42,21
(e) 218,49

Passo 1

O enunciado pede a energia armazenada em 1,7 m^3 de ar submetido a um campo elétrico de módulo 184 V/m. O conteúdo envolvido é a energia eletrostática em um meio dielétrico, cuja densidade de energia é dada por
u = tfrac12,varepsilon,E^2,
e para o ar assumimos varepsilonapproxvarepsilon0.

Passo 2

A energia total armazenada em um volume V é
U = u,V = tfrac12,varepsilon0,E^2,V

Passo 3

Calculamos o quadrado do campo:
E^2 = (184)^2 = 33856 V^2/m^2

Passo 4

Substituindo na expressão de u:
u = tfrac12 times 8,854times10^-12,F/m times 33856 = 1,4988times10^-7 J/m^3

Passo 5

Multiplicando pelo volume:
U = (1,4988times10^-7 J/m^3)times(1,7 m^3) = 2,5480times10^-7 J

Passo 6

Convertendo para nanojoules ( 1 J=10^9 nJ):
U = 2,5480times10^-7times10^9 = 254,80 nJ,
correspondendo à alternativa (a).

Resposta

(a) 254,68 nJ

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