Lista de Exercicios 01 DQU0112 EQQ

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UNIVERSIDADE 
FEDERAL DO PIAUÍ 
DEPARTAMENTO 
DE QUÍMICA − CCN 
 
 
Disciplina: DQU0112 – Elementos de Química Quântica. Turma: T01 
Professor: Alexandre Araujo de Souza. Período: 2018.1 
 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 01 
 
1. O que é radiação térmica? Dê exemplos. 
2. Por que não enxergamos a radiação térmica emitida pelos objetos à temperatura 
ambiente? Por que enxergamos a luz emitida por uma lâmpada fluorescente à 
temperatura ambiente? 
3. Pesquise em um livro de Física e escreva: (a) as três leis de Newton para a 
Mecânica Clássica; (b) as quatro equações de Maxwell para o Eletromagnetismo. 
4. Qual é a explicação que o eletromagnetismo fornece para a emissão de radiação 
térmica pelos objetos? 
5. De acordo com a teoria de Maxwell, a luz é uma onda eletromagnética que se 
propaga no vácuo com velocidade constante, c. Qual é o valor da velocidade da luz 
no vácuo, no sistema internacional de unidades? Escreva a relação entre o 
comprimento de onda e a frequência da luz. Escreva as frequências e os 
comprimentos de onda que delimitam cada região do espectro eletromagnético. 
6. O que significa corpo negro? Dê exemplos. Explique quais são as vantagens de se 
estudar a radiação térmica emitida por um corpo negro. 
7. Explique o significado das seguintes grandezas físicas: (a) radiância espectral, 
RT(); (b) radiância, RT=∫RT()d; (c) densidade de energia, (). Escreva as 
respectivas unidades no sistema internacional. Escreva a relação entre RT() e (). 
8. Faça um esboço dos gráficos da radiância espectral em função da frequência da luz 
emitida por um corpo negro, para as temperaturas de 1000 K, 1500 K e 2000 K. 
9. Explique a lei do deslocamento de Wien (max T = 0,002898 mK). Qual é a sua 
utilidade prática? 
10. O comprimento de onda emitido com máxima intensidade pelo Sol é max = 510nm. 
Através da lei do deslocamento de Wien, calcule a temperatura da superfície do Sol. 
Repita o cálculo para a Estrela Polar: max = 350nm. Qual é mais quente: o Sol ou a 
Estrela Polar? (1nm = 10−9 m) 
11. Através da lei do deslocamento de Wien, calcule o comprimento de onda (max) da 
radiação térmica emitida com máxima intensidade pelo corpo humano (37oC). Em 
que faixa do espectro eletromagnético ela se encontra? 
12. Discuta a lei de Stefan e escreva o valor da constante de Stefan-Boltzmann, no S.I. 
13. Escreva a equação de Rayleigh-Jeans para a densidade de energia () em uma 
cavidade isotérmica. Quais são as suposições básicas que foram feitas para se 
deduzir essa equação? Faça um gráfico de () vs.  usando essa equação. O que 
é a catástrofe do ultravioleta e como ela está relacionada com essa equação? 
14. O que são grandezas físicas contínuas? E quantizadas? Dê exemplos de cada tipo. 
15. Escreva a equação de Planck para densidade de energia () em uma cavidade 
isotérmica. Que suposição revolucionária foi feita por Planck, para chegar a essa 
equação? Faça um gráfico de () vs.  usando essa equação. 
16. Enuncie o postulado de Planck e escreva o valor da constante de Planck no sistema 
internacional. 
17. Um objeto de massa m está preso a uma mola de massa desprezível e oscila com 
uma frequência  = 1,6 s−1. Um sistema físico como esse é denominado oscilador 
harmônico. Use o postulado de Planck (En = nh, n = 0,1,2, ...) para mostrar que a 
diferença de energia (E) entre os níveis de energia possíveis para esse sistema é 
muito pequena para ser detectada pela nossa experiência cotidiana. Qual deveria 
ser a ordem de grandeza da constante de Planck, para que pudéssemos observar a 
quantização da energia em sistemas macroscópicos? 
18. Converta os seguintes valores de energia para a unidade do sistema internacional: 
(a) 2,0 erg; (b) 3,0 kcal; (c) 2,5 kcal/mol; (d) 1,5 eV; (e) 4,5 MeV; (f) 3,5 GeV; 
(g) 0,5 hartree.