fundamentos de física iii fundamentos de física iii - Departamento de ...

RESPOSTAS COMENTADAS DAS ATIVIDADES PROPOSTAS
ATIVIDADE 18.1
O vídeo estará disponível no ambiente virtual de aprendizagem.
ATIVIDADE 18.2
A energia gasta para aumentar a temperatura de um litro de água em dez graus
Celsius é:
∆Q
= m
agua
c
agua
3
4
∆T
= 4,18×
10 × 10 = 4,18×
10 J
Como no exemplo 18.3, devemos calcular o número de portadores de carga por
unidade de volume no fio de prata:
n
d
Ag
N
=
M
10,5
22
3
=
= 5,85 10 portadores / cm .
23
6,022 × 10 × 108
A
Ag
×
Ag
Este valor é um pouco menor que no caso do cobre. Podemos agora, como
na Atividade 18.2, calcular a velocidade de arraste:
v a
5 −4
=
= 2,7 × 10
− 6
28
−19
2.10 × 5,85 × 10 × 1,6 × 10
m
.
s
onde fizemos uso dos valores conhecidos da densidade da água igual a 1 ,00 kg / l ,
0
de seu calor específico igual 1 ,00 kcal / g C e do equivalente mecânico do calor:
1 ,00 cal = 4, 18J .
Desprezando qualquer perda para o meio ambiente igualamos este calor à
energia elétrica consumida para encontrar a quantidade de carga que atravessa a
célula voltaica durante o processo:
4
∆Q
4,18 × 10
4
q = = = 3,8 × 10 C
ε 1,1
’
O valor desta carga dividida pelo dobro da carga do elétron nos dá o número
de átomos de zinco que deixam o polo negativo e se integram à solução. Dividindo
este número pelo número de Avogadro temos o número de moles que multiplicado
pela massa molecular do zinco fornece a quantidade de massa perdida por este
eletrodo:
m
N
ATIVIDADE 18.3
Sendo, na equação 18.13,
4
3,8 × 10
,4
19
2×
1,6 × 10 × 6,022 × 10
atm
Zn
= M
Zn
= 65 =
−
23
N
A
13g.
−19
q = e = 1,60 × 10 C , a carga do elétron e n o valor
calculado no exemplo 18.3, encontramos a velocidade:
2,00
5 m
v = a
= 1,5.10 .
19
− 19
6
8,5 × 10 × 1,6 × 10 × 1,0 × 10
− s
ATIVIDADE 18.4
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO
E18.1) Uma bateria de motocicleta com uma força eletromotriz de
carga inicial de
12 ,0 V tem uma
120 Ah . Supondo que a diferença de potencial entre os terminais
permaneça constante até que a bateria se descarregue, quantas horas a bateria é
capaz de fornecer uma potência de
E18.2) Uma corrente elétrica de
100 W ?
Coulombs fluem através desse chuveiro em
3 ,6 A flui através de um chuveiro. Quantos
3 ,0 h ?
E18.3) Por um fio de cobre de 2,5 mm de diâmetro passa uma corrente de
−10
1,20 × 10 A . O número de portadores de carga por unidade de volume é
8,49
28 −3
× 10 m . Supondo que a corrente é uniforme, calcule (a) a densidade de
corrente e (b) a velocidade de deriva dos elétrons.
8
E18.4) Um feixe de partículas possui 2 ,0 × 10 íons positivos duplamente carregados
por centímetro cúbico, todos eles se movem para o norte com uma velocidade de
5
1,0 × 10 m / s . Determine (a) o módulo e (b) a direção da densidade de corrente J r .
(c) É possível determinar a corrente total associada? Justifique.
E18.5) O fusível é projetado para abrir um circuito quando a corrente ultrapassar
um certo valor. Suponha que o material a ser usado em um fusível sofra fusão
2
quando a densidade de corrente ultrapassar 440A
/ cm . Que diâmetro de fio
cilíndrico deve ser usado para fazer um fusível que limite a corrente de
0 ,5A
?
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