(2016)O elétron e sua antipartícula, o pósitron, possuem massas iguais e cargas opostas. Em uma reação em que o elétron e o pósitron, em repouso, se aniquilam, dois fótons de mesma energia são emitidos em sentidos opostos. A energia de cada fóton produzido é, em MeV, aproximadamente:

 

A) 0,3

 

B)0,5

 

C)0,8

 

D)1,6

 

E)3,2

 

 

 

RESOLUÇÂO:

 

Trata-se apenas de um exercício onde se fazem algumas multiplicações e depois uma divisão para converter joules in MeV’s. Embora o conceito de antimatéria seja bastante exótico, os cálculos envolvidos nesta questão são simples, para quem está habituado a trabalhar com a notação científica (escrevendo números usando potências de 10).

 

Relação de Einstein: E = mc2

(2017)Na estratosfera, há um ciclo constante de criação e destruição do ozônio. A equação que representa a destruição do ozônio pela ação da luz ultravioleta solar (UV) é

O gráfico representa a energia potencial de ligação entre um dos átomos de oxigênio que constitui a molécula de O3 e os outros dois como função da distância de separação r.

  

A frequência dos fótons da luz ultravioleta que corresponde à energia de quebra de uma ligação da molécula de ozônio para formar uma molécula de O2 e um átomo de oxigênio é, aproximadamente,

 a) 1 x 1015 Hz

 b) 2 x 1015 Hz

 c) 3 x 1015 Hz

 d) 4 x 1015 Hz

 e) 5 x 1015 Hz

RESOLUÇÃO:

 Introdução

 O gráfico representa um poço de potencial, que é comum em diversos sistemas físicos. O ponto mais estável é no fundo do poço (como seria de se esperar), pois é a situação onde a energia de ligação , U(r), é máxima. Perceba que esta posição corresponde a uma distância de aproximadamente 1,2 *10-10 m entre os átomos. Se esta distância diminuir haverá uma repulsão muito forte entre os átomos, que é representada pela curva bastante inclinada (alto gradiente) do lado esquerdo, de modo a retornar à situação onde a distância é a ideal. Se, ao contrário, afastarmos os átomos (e consequentemente aumentarmos a distância r) , haverá também uma repulsão (neste caso mais suave) em direção à distância ideal. De fato, a distância entre os átomos está constantemente variando e portanto as moléculas estão continuamente vibrando (ver animação de vibração de moléculas). Além disso, elas estão em rotação também. Quando vemos moléculas paradinhas, em um livro, devemos ter em mente que não é a realidade.

Notem que a energia de ligação é negativa! Isto ocorre porque é necessário fornecer energia para romper uma ligação química. Os átomos possuem esta energia potencial zero quando estão livres. No caso, precisam receber energia para chegar ao zero. Isto significa que possuem energia potencial negativa.

 Enfim, para este exercício a única informação a ser extraída do gráfico é que a energia de ligação é de -6*10-19 J.

 A fórmula E=hf é uma das principais da mecânica quântica, teoria que descreve a luz como constituída de partículas , e não de ondas como se estuda na física clássica. Esta fórmula fornece a quantidade de energia em cada partícula, ou pacote, ou quantum de energia. Quanto maior a frequência f, maior a energia. O h é a constante de Planck.