A temperatura para a qual a velocidade associada a energia cinética média de uma molécula de nitrogênio, , é igual à velocidade de escape desta molécula da superfície da Terra é de, aproximadamente,


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ITA IIIT 16/12/2022, 13:46
A princípio, utilizando da conservação da energia, pode-se encontrar a energia cinética de escape da molécula, veja:\begin{matrix} E_c = \dfrac{GM_{Terra}m_{\ce{N2}}}{r_{Terra}} \end{matrix}Por outro lado, a energia de agitação média da molécula é idealmente dada por sua energia cinética, ou seja:\begin{matrix} \dfrac{f}{2}nRT = \dfrac{GM_{Terra}m_{\ce{N2}}}{r_{Terra}} &,& n = \dfrac{m_{\ce{N2}}}{M_{\ce{N2}}} \end{matrix}Consequentemente,\begin{matrix} T = \dfrac{2GM_{Terra}M_{\ce{N2}}}{fRr_{Terra}} \end{matrix}Observe que $f$ são os graus de liberdade da molécula, como ela é diatômica, $f = 5$. Desse modo, substituindo os dados que estão na capa da prova:\begin{matrix} T = \dfrac{2(6,67 \times 10^{-11}) (1,99 \times 10^{30})(28 \times 10^{-3})}{5(8,31)(1,5 \times 10^{11})} \approx 1,4 \times 10^{5} \ \pu{K} \end{matrix}\begin{matrix}Letra \ (A) \end{matrix}$\color{orangered}{\text{Obs:}}$ $M_{\ce{N2}} = 28 \ \pu{g/mol} \equiv 28 \times 10^{-3} \ \pu{kg/mol}$
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