Enunciado

Durante um experimento de física, hélio gasoso é resfriado mantendo-o a uma temperatura de 1 O K e uma pressão de O, 1 O atm. Quais são os valores (a) do livre caminho médio no gás, (b) da velocidade rms de seus átomos e (e) da energia média por átomo?

Passo 1

E aiii gente, tudo bom com vocês?

Vamos fazer mais uma questãozinha aqui?

Vem comigo!

Letra a:

O livre caminho médio é:

λ = 1 4 2 π N V r 2

Onde r ≈ 0.5 × 10 - 10 m é o raio atômico do hélio e N / V é a densidade do gás. Da lei de fases ideias:

N V = p k T = 0.10 a t m × 101,300 P a a t m 1.38 × 10 - 23 J K 10 K = 7.34 × 10 25 m - 3

⇒ λ = 1 4 2 π 7.34 × 10 25 m - 3 0.5 × 10 - 10 m 2 = 3.1 × 10 - 7 m = 310 n m

Passo 2

Letra b:

v r m s = 3 k B T m = 3 1.38 × 10 - 23 J K 10 K 4 × 1.661 × 10 - 27 k g = 250 m s

Onde usamos A = 4u como a massa atômica do hélio.

Passo 3

Letra c:

A energia média por átomo é:

ε média   = 3 2 k B T = 3 2 1.38 × 10 - 23 J K 10 K = 2.1 × 10 - 22 J

Resposta

  1. 310 n m
  2. 250 m s
  3. 2.1 × 10 - 22 J
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