Enunciado

A diferença de potencial elétrico entre a terra e uma nuvem de tempestade é 1,2 . 10 9   V . Qual é o módulo da variação da energia potencial elétrica de um elétron que se desloca da nuvem para a terra? Expresse a resposta em elétrons-volts.

Passo 1

Opa, tudo certinho?

Vamos lá, então! Essa nossa questão nos diz que um elétron sai de uma nuvem e vai para a terra. É o que acontece em um raio!

A diferença de potencial entre uma nuvem e o solo fica tão grande que isso faz com que haja uma corrente da nuvem para a terra, algo que não aconteceria normalmente já que o ar é isolante, beleza?

Um professor meu uma vez me disse: na prática a diferença entre um condutor e um isolante é facilidade que um material conduz uma corrente. Pra um material que é isolante conduzir basta botar uma voltagem eeenooorrrmeee nele! É por isso que a voltagem no raio tem que ser enorme, beleza?

Passo 2

Beeeem, depois desse papinho, vamos ver o que o enunciado nos disse que

Δ V = 1,2 × 10 9 V

E a partícula que vai da nuvem até a terra é um elétron. A sua carga é

q = - 1,6 × 10 - 19 C = - 1 e

Esse e é o que chamamos de carga elementar (meu caro Watson kkkk). Como você pode ver na fórmula acima esse e é igual a 1,6 × 10 - 19 C .

Passo 3

E o que o enunciado nos pede? Ele pede a variação de energia potencial. Uma coisa que eu que você grave nesse seu corazãozinho é que energia potencial elétrica não é a mesma coisa que potencial elétrico!

Então você me pergunta: “tá, qual é a diferença???”. Beeeemmm, não vou mentir pra você não. Não tem tanta diferença hahahaha. É que as vezes é mais conveniente falar de potencial e outras é mais conveniente falar de energia potencial.

A relação entre os dois é mais ou menos a relação que a força elétrica tem com o campo elétrico: não são a mesma coisa mas se relacionam ^^

Se você quiser dar uma olhada melhor o que é cada um olha lá na nossa teoria! Lá tá explicadinho passo a passo o que significa cada coisa, beleza?

O que eu tenho que te falar aqui pra resolver esse exercício é a relação entre variação de energia potencial e potencial. É essa aqui, ó!

Δ U = q Δ V

Show! Se os dois fossem a mesma coisa, não teria aquele q ali hahaha

Passo 4

Pow, então temos tudo, não é mesmo? Só que o enunciado pede a energia em uma unidade que é diferente de Joule! A unidade que o enunciado pede é a unidade chamada elétron-volt (eV).

E aí, eu vou te falaaaarrr que é bem simples! Pra ter a energia em elétron-volt a gente usa Δ U = q Δ V com as seguintes unidades

Δ U e l é t r o n - v o l t = q c a r g a   e l e m e n t a r   e × V v o l t s

Então vamos lá! A nossa variação de voltagem já está em volts

Δ V = 1,2 × 10 9 V

E a nossa carga em unidades de carga elementar é somente - 1 e ! Isso por que só temos um elétron!

q = - 1 e

Se fosse 2 elétrons seria - 2 e . Se fosse 273 prótons, seria 273 prótons e assim por diante!

Então é só jogar na equação!

Δ U = q Δ V = - 1 e 1,2 × 10 9 V

Δ U = - 1,2 × 10 9   e V

(Esse e V é como chamamos o elétron-volt, belezinha?)

Como o enunciado quer o módulo disso aí, é só fazer

Δ U = 1,2 × 10 9   e V

E prontinho! Essa é a resposta do nosso probleminha :D

Show! Vamos pra próxima \o/

Resposta

Δ U = 1,2 × 10 9   e V

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