Descreva duas possiveis formas efetivas de aumentar o número de colisőes moleculares por unidade de tempo em um gás ideal. Justifique suas escolhas com base na Teoria Cinética dos Gases.
Passo 1
Então, vamos entender o que a questão está pedindo. Queremos encontrar duas maneiras eficazes de aumentar o número de colisões moleculares por unidade de tempo em um gás ideal. Para isso, vamos usar a Teoria Cinética dos Gases, que nos ajuda a entender o comportamento das moléculas no gás, como elas se movem e colidem.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar como calcular o número de colisões por unidade de tempo. A Teoria Cinética nos diz que o número de colisões depende de alguns fatores, como a densidade das moléculas, a velocidade média delas e a área de colisão. A fórmula que representa isso é:
Onde:
-
é o número de colisões por unidade de tempo. -
é a densidade das moléculas. -
é a seção de choque (área efetiva para colisão). -
é a constante de Boltzmann. -
é a temperatura. -
é a massa das moléculas.
Passo 3
Primeira maneira: Aumentar a densidade das moléculas (
).
Quando aumentamos a densidade das moléculas, ou seja, temos mais moléculas ocupando o mesmo volume, a probabilidade de colisão aumenta porque as moléculas estão mais próximas umas das outras. Isso significa que o valor de
na fórmula aumenta, o que, por sua vez, aumenta
, o número de colisões por unidade de tempo.
Passo 4
Segunda maneira: Aumentar a velocidade média das moléculas.
A velocidade média das moléculas depende da temperatura
. Quando aumentamos a temperatura, as moléculas se movem mais rápido. Na fórmula, isso está dentro da raiz quadrada:
. Se a temperatura
aumenta, esse termo também aumenta, o que faz com que
aumente, ou seja, mais colisões por unidade de tempo.
Resposta
Duas formas eficazes de aumentar o número de colisões moleculares por unidade de tempo em um gás ideal são:
- Aumentar a densidade das moléculas (
), tornando as moléculas mais próximas e aumentando a probabilidade de colisões. - Aumentar a velocidade média das moléculas através do aumento da temperatura (
), fazendo com que as moléculas se movam mais rápido e colidam com mais frequência.
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Um mol de
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, onde
.
Duas esferas condutoras idênticas,
e
, estão carregadas com a mesma carga elétrica de maneira que, quando colocadas a uma distância
. (muito grande comparada com seus raios) aparece uma força de repulsão de módulo
entre elas. Então, uma tercéira esfera
, idêntica às duas primeiras, inicialmente descarregada, é tocada pela esfera
e, logo depois, pela esfera
. Em seguida, sem a presença da esfera
, colocam-se as duas esferas
e
à mesma distância
anterior e verifica-se que agora o módulo da força de repulsão vale
. Podemos afirmar que:
a) .
b) .
c) .
d)
e.
a)
b)
c)
d)
e.