Em 1 litro de hidrogênio gasoso, nas condições NTP: (a) Qual é a carga positiva total contida nas moléculas e neutralizadas pelos elétrons? (b) Suponha que toda carga positiva fosse separada da carga negativa e mantida a uma distância de 1m dela. Tratando as duas cargas como puntiformes, calcule a força de atração eletrostática entre elas, em kgf. (c) Compare o resultado com uma estimativa da atração gravitacional da terra sobre o Pão de Açúcar.
Passo 1
Fala galera, tudo tranquilo? Vamos começar pelo item (a). Alguns dados que precisamos compreender. Hidrogênio gasoso no caso estamos tratando de moléculas de , contendo 2 átomos cada. Com 2 prótons, 2 elétrons. Precisamos calcular primeiro, a quantidade de matéria. Sabendo que 1L de hidrogênio gasoso é equivalente a (1/22.4L) mol, onde 22.4L é o volume ocupado por um gás em condições NTP. Para saber o número de moléculas, é só multiplicar o volume de hidrogênio gasoso pelo número de avogadro ().Obs: Condições NTP para quem não sabe, quer dizer: Condições Normais de Temperatura e Pressão!
Passo 2
Letra (b) Primeiramente precisamos calcular a força em Newton e depois fazer a conversão para kgf. A carga utilizada será a carga total encontrada no item (a)!
Passo 3
Letra (c) iremos fazer uso de estimativas (isso foi bastante abordado no volume 1 do livro) o que nos leva a trabalhar ordens de grandezas. Precisaremos do valor da constante gravitacional, da massa da Terra e vamos estimar um valor para a massa do Pão de Açúcar, aproximadamente da ordem de . Mas podemos fazer uma busca pelo google e assim encontrarmos o valor de Andei perto hahaha! No caso da distância, iremos considerar apenas o raio da terra.
Resposta
(a)
Como cada molécula tem duas unidades de carga elementar, a carga total é encontrada quando multiplicamos esse valor por 2 (quantidade de portadores de carga) e pela carga elementar:
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(b) Para a conversão em kgf, multiplicamos nosso valor por (1kgf/9,81N)
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(c) Comparado com o item (b), fazemos a razão entre a força eletrostática e a força gravitacional.
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