Natureza da luz

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Disciplina: N300 – Química Tecnológica

Lista de Exercícios – Unidade II Natureza da Luz



1. Calcule os comprimentos de onda em metros das radiações com as seguintes frequências:
(a) 5,60 x 1015 Hz ; (b) 2,11 x 1014 Hz ; (c) 3,89 x 1012 Hz
Resposta:
(a) λ.ν =c
λ = 3,0 x 108 m.s-1 =5,36 x 10-8 m = 53,6 nm
5,60 x 1015 s-1
(b) λ = 3,0 x 108 m.s-1 =1,421 x 10-6 m = 1421nm
2,11 x 1014 s-1
( c) λ = 3,0 x 108 m.s-1 =0,771 x 10-4 m = 77,1 μm
3,89 x 1012 s-1

2. O olho humano recebe um sinal de 2,5 x 10-14 J que consiste de fótons de luz laranja de comprimento de onda 615,0 nm. Quantos fótons atingem o olho ?
Resposta:
E = h.c = 6,626 x 10-34 J.s x 3,0 x 108 m.s-1 = 3,232 x 10-19 J /foton
λ 6,15 x 10-7 m
número defótons= 2,5 x 10-14 J = 7,73 x 104 fótons.
3,232 x 10-19J/foton

3. Calcule a energia, em joules, de um fóton de luz violeta que tem uma freqüência de 7,42 x 1014 s-1.
Resposta:
E = h. ν = 6,626 x 10-34 J.s x 7,42 x 1014 s-1 = 4,916 x 10-19 J

4. Calcule a energia, em joules, de um fóton de luz vermelha que tem uma frequência de 3,73 x 1014 s-1.
Resposta:
E = h.ν = 6,626x 10-34 J.s x 3,73 x 1014 s-1 = 2,47 x 10 -19 J

5. Durante a fotossíntese, a clorofila absorve luz de comprimento de onda 440 nm e emite luz de comprimento de onda 670 nm. Qual é a energia disponível para a fotossíntese resultante do processo de absorção-emissão de um mol de fótons ?
Resposta:
E = h.c =
λ
Energia do fóton absorvido = 6,626 x 10-34 J.s x 3,0 x 108 ms-1= 4,52 x10-19 J
4,40 x 10-7 m

Energia do fóton emitido = 6,626 x 10-34 J.s x 3,0 x 108 ms-1= 2,97 x 10-19 J
6,70 x 10-7 m
Energia disponível para a fotossíntese = [(4,52 x 10-19 ) – (2,97 x 10-19) J ] x 6,02 x 1023=
= 9,33 x 104 J = 93,3 kJ
6. Os sinais de radio da sonda Voyager I em sua viagem a Júpiter na década de 1970 foram emitidos em uma freqüência de 8,4 x 109 Hz.Estes sinais foram captados na Terra por uma antena capaz de detectar 4 x 10-21 W (1 W = 1 J.s-1). No mínimo, quantos fótons por segundo da radiação eletromagnética a antena era capaz de interceptar?
Resposta:
E = h.ν = 6,626 x 10-34 J.s x 8,4 x 109 s-1 = 5,57 x 10-24 J/fóton
Número de fótons captados = 4 x 10-21 J.s-1 = 718 fótons por segundo
5,57 x 10-24 J/fóton
7. Césioé frequentemente usado em sensores para abertura automática de portas, uma aplicação do efeito fotoelétrico. A quantidade de energia requerida para ionizar (remover um elétron) um átomo de césio é 3,89 eV (1 eV = 1,60 x 10-19 J) . Determine se um feixe de luz amarela, de comprimento de onda 583 nm seria capaz de atuar este sensor ?
Calcule o comprimento de onda, em nanômetros, da luz suficientepara ionizar os átomos de césio . Resposta:
Função trabalho do Césio = 3,89 eV x 1,60 x 10-19 J/eV = 6,224 x 10-19J
E = h.c = 6,626 x 10-34 J.s x 3,0 x 108 m.s-1 = 3,409 x 10-19 J
λ 5,83 x 10-7 m
A energia do fóton incidente é menor que a função trabalho do césio , logo não ocorrerá o efeito fotoelétrico. Para que ocorra o efeito fotoelétrico o foton incidente deveráter um comprimento de onda de
λ = h.c =6,626 x 10-34 J.s x 3,0 x 108 m.s-1 =3,194 x 10-7 m = 319 nm
E 6,224 x 10-19

8. Os fornos de microondas utilizam radiação de microondas para aquecer os alimentos. As microondas são absorvidas pela umidade do alimento, que é transferida para outros componentes do alimento. Suponha que a radiação de microonda tenha comprimento deonda de 11,2 cm. Quantos fótons são necessários para aquecer 200 mL de café de 23°C para 70°C ? Considere o calor especifico do café igual a 4,1 J.g-1.°C-1 ;e ΔQ=m.c.ΔT.
Resposta:
ΔQ=m.c.ΔT = 200 g x 4,1 J.g-1.°C-1 x (70 – 23)°C = 38540 J
E = h.c = 6,626 x 10-34 J.s x 3,0 x 108 m.s-1 = 1,77 x 10-24 J
λ 0,112 m
número de fótons= 38540 J =...
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