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