Um nêutron térmico term uma energia cinética (3/2)kT, onde
é a temperatura ambiente, 300 K . Estes nêutrons estão em equilfbrio térmico com o ambiente. Qual ê a energia em elêtrons-volt de um nêutron térmico?
Passo 1
Beleza, o exercício diz que um nêutron térmico tem energia cinética média igual a
, com
. A parada é calcular essa energia em elétron-volt.
Matéria envolvida: Termodinâmica estatística (energia cinética média de partículas) e conversão de unidades (Joule → eV).
O que vamos precisar:
Matéria envolvida: Termodinâmica estatística (energia cinética média de partículas) e conversão de unidades (Joule → eV).
O que vamos precisar:
- A fórmula
. - O valor da constante de Boltzmann
. - A relação de conversão
.
Passo 2
Primeiro, entenda a fórmula
.
- Esse “
” vem do fato de que, num gás ideal monoatômico (ou neutrons térmicos), cada grau de liberdade dá de energia média. Um nêutron só se move em 3 direções, então são . -
é a constante de Boltzmann, que liga temperatura a energia em joules por grau Kelvin. -
é a temperatura absoluta em Kelvin.
Passo 3
Vamos calcular em joules:
Fazendo as contas:
-
. - Multiplica por
:
Passo 4
Agora converte para eV usando
:
Resposta
A energia de um nêutron térmico a 300 K é aproximadamente
.