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Questão FC714608

A imagem ilustra moléculas de água que são dipolos elétricos submetidas a um campo elétrico alternado dentro de um forno de micro-ondas. (http://if.ufrgs.br/tex/fis01043/20032/Lucy

Eletrostática

VUNESP · 2025

A imagem ilustra moléculas de água que são dipolos elétricos submetidas a um campo elétrico alternado dentro de um forno de micro-ondas.

 

(http://if.ufrgs.br/tex/fis01043/20032/Lucy/forno_de_microondas.htm Acesso em 24.06.2025. Adaptado)

 

A rotação dos dipolos, provocada pela inversão do campo elétrico, transforma energia elétrica em energia térmica. Considere o campo elétrico com intensidade máxima E = 2,5 x 105 V/m e momento dipolar de uma molécula de água igual a p= 6,2 x 10–30 C.m.

 

Nessas condições, o torque máximo aplicado a uma molécula de água, corresponde a, aproximadamente:

  1. 4,03 \(\times\) 10–23 N ⋅ m.
  2. 7,75 \(\times\) 10–23 N ⋅ m.
  3. 1,34 \(\times\) 10–24 N ⋅ m.
  4. 1,10 \(\times\) 10–24 N ⋅ m.
  5. 1,55 \(\times\) 10–24 N ⋅ m.
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Gabarito

Errado

Comentário do professor

A força de torque em um dipolo elétrico é dada por \( \tau = \mathbf{p}\times\mathbf{E} \) e seu módulo é \( \tau = p\,E\sin\theta \). O torque máximo ocorre quando \( \sin\theta = 1 \), portanto \( \tau_{\text{max}} = p\,E \).

Substituindo os valores: \( p = 6{,}2\times10^{-30}\ \mathrm{C\cdot m} \) e \( E = 2{,}5\times10^{5}\ \mathrm{V/m} \), temos

\( \tau_{\text{max}} = 6{,}2\times10^{-30}\times2{,}5\times10^{5} = 15{,}5\times10^{-25} = 1{,}55\times10^{-24}\ \mathrm{N\cdot m} \).

Note que as unidades se conciliam porque \( \mathrm{C\cdot V = J} \) e \( \mathrm{J = N\cdot m} \), confirmando o resultado da alternativa correta.

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