Enunciado

Em um relâmpago típico, a diferença de potencial entre e a terra é de 1,0 × 10 9   V e a quantidade de carga transferida é de 30   C . (a) Qual é a variação de energia da carga transferida? (b) Se toda a energia liberada pudesse ser usada para acelerar um carro de 1.000   k g a partir do repouso, qual seria sua velocidade escalar final? (c) Que quantidade de gelo a 0   ° C , derreteria se toda a energia liberada pudesse ser usada para tal fim? O calor de fusão do gelo é 3,3 × 10 5   J / k g .

Passo 1

Fala galera, bora lá! A correlação que existe entre tensão elétrica e carga elétrica é:

Δ U = q Δ V

Onde a variação de energia transferida pela carga é igual a carga elétrica do corpo multiplicado pela variação de tensão elétrica. Normalmente entende-se essa energia como energia cinética da carga. Substituindo os valores na equação, temos

Δ U = 30 1,0 × 10 9 = 3,0 × 10 10   J

Passo 2

Convertendo essa energia em energia cinética para um carro de 1000   k g supondo que ele sai do repouso K 0 = 0 , nós temos:

Δ K = m v f 2 2

Substituindo os valores na equação

3,0 × 10 10 = 1000 v f 2 2

Logo,

v f = 27,9 × 10 3   k m / h

Passo 3

Quantidade de calor latente é o produto da massa e o coeficiente de calor latente. Usando a fórmula abaixo,

Q = m c

Sabendo que Q = 3,0 × 10 10 e c = 3,3 × 10 5 , logo

m = Q c = 9,1 × 10 4   k g

Resposta

  1. 3,0 × 10 10   J
  2. v f = 27,9 × 10 3   k m / h
  3. m = 9,1 × 10 4   k g

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