O laser pode aquecer e até provocar queimaduras. Quantos fótons do laser são necessários para aquecer em um copo de água (200 mL) sabendo que o laser opera em um comprimento de onda de 10600 nm ? (calor específico da água,

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pede para calcular quantos fótons de um laser de são necessários para aquecer 200 mL de água em . Vamos usar conceitos de calorimetria e energia dos fótons. Para resolver, vamos precisar da fórmula do calor específico da água, da energia de um fóton e depois relacionar essas duas coisas para achar o número total de fótons necessários.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de calor necessária para aquecer a água. A fórmula que vamos usar é:
Onde:
  • é o calor (em Joules),
  • é a massa da água (em gramas),
  • é o calor específico da água,
  • é a variação de temperatura.
Dado que a densidade da água é aproximadamente , 200 mL de água correspondem a 200 g.

Passo 3

Agora, vamos descobrir quanto de energia cada fóton do laser carrega. A energia de um fóton é dada pela fórmula:
Onde:
  • é a energia do fóton,
  • é a constante de Planck ( ),
  • é a velocidade da luz ( ),
  • é o comprimento de onda do laser.
O comprimento de onda dado é 10600 nm, que precisamos converter para metros:
Agora, calculamos a energia de um fóton:

Passo 4

Agora que sabemos quanto de energia cada fóton carrega, podemos descobrir quantos fótons são necessários para fornecer os 4184 J de calor que calculamos no Passo 2.
úóóó

Resposta

São necessários aproximadamente fótons do laser para aquecer 200 mL de água em .

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