Em um relâmpago típico a diferença de potencial entre os pontos da descarga é cerca de
e a quantidade de carga transferida é cerca de 30 C . Calcular: a) a energia liberada; b) se toda essa energia pudesse ser usada para acelerar um automóvel de 1200 kg , a partir do repouso, determine sua velocidade final; c) se essa energia pudesse ser usada para derreter gelo a
, quanto gelo seria derretido? R: a)
; b)
; c)
.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que num raio típico a diferença de potencial é
e que a carga transferida é
.
A gente tem que calcular:
a) a energia liberada nessa descarga;
b) se toda essa energia virasse energia cinética de um carro de massa , qual seria a velocidade final
;
c) se essa mesma energia servisse pra derreter gelo a , quanta massa de gelo seria derretida.
e que a carga transferida é
A gente tem que calcular:
a) a energia liberada nessa descarga;
b) se toda essa energia virasse energia cinética de um carro de massa
c) se essa mesma energia servisse pra derreter gelo a
O conteúdo principal aqui é energia elétrica (trabalho de uma diferença de potencial), depois energia cinética e finalmente calor de fusão. Vamos precisar das fórmulas:
- Trabalho (energia) de uma carga num potencial:
. - Energia cinética:
. - Calor necessário pra fusão:
, onde é o calor latente de fusão do gelo (aprox. ).
Passo 2
(a) Energia liberada na descarga
A diferença de potencial faz um “trabalho” na carga, dada por
A diferença de potencial faz um “trabalho” na carga, dada por
Substituindo
Passo 3
(b) Velocidade final do carro usando essa energia
Supondo que toda essa energia vira energia cinética do carro, temos
Supondo que toda essa energia vira energia cinética do carro, temos
Isolando
:
Passo 4
© Massa de gelo derretida com essa energia
O calor pra fundir gelo a é
O calor pra fundir gelo a
A gente faz
e isola
:
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)