Uma força de dispersão de van der Waals entre átomos de hélio produz um poço potencial bastante raso, com profundidade na ordem de 1 meV . Em aproximadamente qual temperatura é esperado que o hélio se condense?

Passo 1

O enunciado diz que o poço de potencial entre átomos de hélio tem profundidade da ordem de 1 meV e pergunta a que temperatura esperamos que o gás comece a se condensar. O critério físico é que a energia térmica típica kB T seja da mesma ordem da profundidade do poço, pois abaixo dessa temperatura os átomos não têm energia cinética suficiente para escapar do poço e então condensam.

Passo 2

Vamos converter a profundidade de 1 meV para joules. Sabendo que 1,eV=1,6times10^-19,J, temos:
1,meV = 10^-3,eV = 10^-3times1,6times10^-19,J =1,6times10^-22,J

Passo 3

A condição de condensação é
kB,T sim Epoço, ç
onde kB=1,38times10^-23,J/K e Epoço=1,6times10^-22,Jç. Logo,
T sim EpoçokB ç

Passo 4

Substituindo os valores,
T sim 1,6times10^-221,38times10^-23 approx 11,6,K,
ou seja, da ordem de 10,K.

Resposta

Da ordem de 10 K.