Uma amostra de um dás ideal contem 1,50 mol de moléculas diatômicas que giram, mas não oscilam. O diâmero das moléculas é de 250 pm. O gás sofre uma pressão contante de 1,50x10 elevado a 5 potencia Pa, com uma tranferência de 200 j na forma de calor. Qual é a variação do livre caminho médio das moléculas ?
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Para encontrar a variação de livre caminho, devemos utilizar os conceitos propostos por Feynman na Teoria Cinética dos Gases. Entendendo esses conceitos, devemos também saber a fórmula de variação livre que é mostrada abaixo:
\(\begin{align} & \,l=\frac{1}{\sqrt{2}{{d}^{2}}\pi \frac{n}{V}} \\ & l=\frac{kT}{\sqrt{2}{{d}^{2}}\pi P} \\ \end{align} \)
Sabendo a equação acima, agora podemos enocntrar o caminho livre do gás dado:
\(\begin{align} & \,l=\frac{1}{\sqrt{2}{{d}^{2}}\pi \frac{n}{V}} \\ & l=\frac{kT}{\sqrt{2}{{d}^{2}}\pi P} \\ & l=\frac{1,38\cdot {{10}^{-23}}\cdot 300}{\sqrt{2}\left( 2,5\cdot {{10}^{-10}} \right)\pi \left( 1,5\cdot {{10}^{5}} \right)} \\ & l=\frac{414\cdot {{10}^{-23}}}{\sqrt{2}\left( 3,75\cdot {{10}^{-5}} \right)\pi } \\ & l=\frac{414\cdot {{10}^{-23}}}{\left( 16,6\cdot {{10}^{-5}} \right)} \\ & l=24,8\cdot {{10}^{-18}}m \\ & l=2,48\cdot {{10}^{-19}}m \\ \end{align} \)
Portanto, a variação de livre caminho será de \(\boxed{l = 2,48 \cdot {{10}^{ - 19}}m}\) .
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