INSTITUTO DE FÍSICA DA USP

2º. SEMESTRE DE 2007

Física Moderna 1 – FNC0375 – períodos diurno e noturno

10. Trabalho Extra-Classe - peso 1

 

Data limite de entrega: 23 de agosto (quinta-feira) – diurno até 08h10 (diurno); noturno até 21h20.

                Prof. Mazé Bechara

 

QUESTÃO 1. Estrutura da matéria nos estados sólido, líquido e gasoso.

Considere três materiais: um no estado gasoso, outro no estado sólido e um terceiro no estado liquido. Os três materiais ocupam volumes idênticos, estão na mesma temperatura e não têm forças externas. Descreva de forma comparativa os seguintes aspectos destes sistemas:

(a)   (1,5) de seus constituintes: “quem” são, como se distribuem no espaço e a distância média entre eles;

(b)   (1,5) os tipos de movimentos dos constituintes e as características dos constituintes e suas interações que permitem tais movimentos;

(c)    (1,5) a energia total dos constituintes e com qual(ais) grandeza(s) termodinâmicas esta energia está relacionada;

(d)   (1,5) a energia cinética dos constituintes e a(s) grandeza(s) termodinâmica(s) a ela relacionada(s).

 

Nas respostas aos itens que seguem se restrinja ao material sólido:

(e)   (2,0) Descreva, de forma comparativa, a estrutura dos sólidos condutores e não condutores, explicitando: ”quem” são os constituintes e os tipos de movimentos de cada tipo de constituinte.

(f)     (2,0) O valor experimental do calor específico molar a volume constante tem praticamente o mesmo valor (dentro de menos de 1%) para condutores e não condutores, para qualquer valor de temperatura. O teorema da eqüipartição da energia que decorre da teoria estatística clássico de Boltzman consegue descrever esse resultado experimental? Justifique.

 

questão 2. Os gases de oxigênio (O2) e de hidrogênio (H2) da atmosfera terrestre.

(a)    (1,5) Esboce em um mesmo gráfico as distribuições de módulo de velocidades das moléculas  de O2 e de H2 a 300K.

(b)    (1,5) Esboce em um mesmo gráfico as distribuições das energias cinéticas das moléculas de O2 e de H2 a 300K

(c)    (2,0) Determine o valor mais provável do módulo da velocidade (em m/s) de cada uma das moléculas assim como o valor da distribuição nessas velocidades. Coloque esses valores no gráfico do item (a).

(d)    (2,0) Determine a energia cinética mais provável e a energia cinética média de ambas as moléculas e os valores da distribuição de energia cinética. Coloque esses valores no gráfico do item (b).

(e)    (1,0) A partir dos resultados acima argumente porque praticamente não há H2 na atmosfera terrestre enquanto há O2.

(f)      (2,0) A existência de movimentos rotacionais das moléculas diatômicas muda a distribuição do módulo de suas velocidades? E a presença da força atrativa gravitacional? Justifique.

Dica: Para velocidades acima de um valor chamado velocidade de escape, qualquer corpo escapa da atração gravitacional terrestre.