Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 19.6 - Ex. 38
A figura mostra a distribuição de probabilidade da velocidades das moléculas de uma amostra de nitrogênio. A escala do eixo horizontal é definida por . Determine (a) a temperatura do gás e (b) a velocidade média quadrática das moléculas.
Passo 1
É importante entender muito bem esse gráfico aí, é uma distribuição de probabilidade! Pra cada velocidade (no eixo ) a altura do gráfico é a probabilidade de uma molécula se mover com .
Passo 2
(a) Então beleza, o que é aquele pico do gráfico? É a velocidade mais provável para as moléculas! Mas essa fórmula a gente conhece:
Como aquele vale , cada “traço” do eixo horizontal vale , como o pico exatamente no quarto traço:
E pra isolar a temperatura vamos elevar tudo ao quadrado:
A questão não deu o valor de , mas falou que o gás é o nitrogênio , então podemos olhar uma tabelar pra saber que a massa molar é:
E então:
Passo 3
(b) E agora vamos lembrar a fórmula da velocidade média quadrática:
Bem parecida com a fórmula de antes né? Então vamos facilitar a vida:
Como essa segunda fórmula pode virar a primeira? Bom, a única diferença é que uma tem um dois na raiz e a outro tem um três, então é só fazer um “truque” simples pra transformar uma fórmula na outra:
Concorda? Então:
Resposta
(a) .
(b) .