A diferença de potencial elétrico entre a terra e uma nuvem de tempestade é
. Qual é o módulo da variação da energia potencial elétrica de um elétron que se desloca da nuvem para a terra? Expresse a resposta em elétrons-volts.
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo e quais conceitos vamos usar. Temos uma diferença de potencial elétrico de
volts entre a terra e uma nuvem de tempestade. Queremos descobrir qual é a variação da energia potencial elétrica de um elétron que se move da nuvem para a terra, e expressar essa energia em elétron-volts (eV).
Para resolver isso, vamos precisar usar a fórmula que relaciona a energia potencial elétrica (
), a carga elétrica (
) e a diferença de potencial (
):
Além disso, sabemos que 1 elétron-volt (1 eV) é a energia que um elétron ganha quando se move através de uma diferença de potencial de 1 volt.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar a carga do elétron. A carga de um elétron é:
Como queremos o módulo da variação da energia, podemos considerar o valor absoluto da carga:
Passo 3
Agora, aplicamos a fórmula da energia potencial elétrica:
Substituindo os valores que temos:
Passo 4
Vamos calcular esse produto:
Passo 5
Agora, precisamos converter a energia de joules (J) para elétron-volts (eV). Sabemos que:
Então, dividimos a energia em joules por essa quantidade para converter:
Resposta
A variação da energia potencial elétrica do elétron é
elétron-volts (eV).
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