Um nêutron térmico term uma energia cinética (3/2)kT, onde T 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:
  1. A fórmula .
  2. O valor da constante de Boltzmann .
  3. 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:
lang<= Erang<= = 32,k,T = 32times(1,38times10^-23,J/K)times(300,K)
Fazendo as contas:
  1. lang<= Erang<= = 1,5 times 4,14times10^-21 = 6,21times10^-21 J .
  2. Multiplica por :

Passo 4

Agora converte para eV usando lang<= Erang<=eV = 6,21times10^-21 J1,602times10^-19 J/eV approx 0,0388 eV :

Resposta

A energia de um nêutron térmico a 300 K é aproximadamente .

Exercícios relacionados