A molécula de amônia
possui um momento de dipolo elétrico igual a
- m. Moléculas de amônia na fase gasosa são colocadas em um campo elétrico uniforme
cujo módulo é igual a
.
(a) Qual é alteração sofrida pela energia potencial elétrica quando o momento de dipolo muda sua orientação em relação a
, de uma direção paralela para uma direção perpendicular?
(a) Qual é alteração sofrida pela energia potencial elétrica quando o momento de dipolo muda sua orientação em relação a
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. A gente tem uma molécula de amônia (
) com um momento de dipolo elétrico de
. Essas moléculas são colocadas em um campo elétrico uniforme com intensidade de
. A pergunta quer saber qual é a mudança na energia potencial elétrica quando o momento de dipolo muda de orientação paralela para perpendicular em relação ao campo elétrico. Para resolver isso, vamos precisar entender como calcular a energia potencial de um dipolo elétrico em um campo elétrico e como ela muda com a orientação do dipolo.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a fórmula da energia potencial (
) de um dipolo elétrico em um campo elétrico uniforme. A fórmula é:
Aqui,
é o momento de dipolo,
é o campo elétrico, e
é o ângulo entre o dipolo e o campo elétrico. A energia depende de como o dipolo está orientado em relação ao campo.
Passo 3
Agora, vamos calcular a energia potencial quando o dipolo está paralelo ao campo elétrico. Nesse caso, o ângulo
é 0 graus. Substituindo na fórmula:
Passo 4
Em seguida, vamos calcular a energia potencial quando o dipolo está perpendicular ao campo elétrico. Aqui, o ângulo
é 90 graus. Substituindo na fórmula:
Passo 5
Para encontrar a alteração na energia potencial elétrica (
), subtraímos a energia final da energia inicial:
Passo 6
Agora, vamos substituir os valores fornecidos na questão. Temos:
- Momento de dipolo,
- Campo elétrico,
Portanto:
Resposta
A alteração na energia potencial elétrica é de
.