Um pesquisador quer estudar o comportamento termodinâmico de sólidos através de uma simulação de computador. Ele modela um sólido como uma rede cristalina de N átomos idênticos ligados aos seus vizinhos por molas ideais. Para testar se sua simulação está bem feita, ele calcula a energia interna do seu sólido. Qual o valor que ele espera encontrar?
(a) Eint = (1/2)NkBT.
(b) Eint = NkBT.
(c) Eint = (3/2)NkBT.
(d) Eint = (5/2)NkBT.
(e) Eint = 2NkBT.
(f) Eint = 3NkBT.
Passo 1
Essa questão aí é mais teórica que de conta! Olha só:
Existe um princípio chamado “princípio da equipartição” que diz que cada átomo tem uma energia cinética de para cada grau de liberdade. Nós sabemos que um átomo tem 3 graus de liberdade (pode se mover em 3 direções). Então:
(Eu multipliquei por N porque temos N átomos. )
Além da energia cinética, vai ter também energia potencial (por causa das “molas” que ele fala ali no enunciado). Essa energia potencial vai ser igual à energia cinética. Ou seja:
É como se cada átomo fosse um oscilador harmônico!
A energia interna vai ser a soma das energias potencial e cinética. Então:
Resposta
Letra F.