O uso de janelas eletrocrômicas em edifícios é considerado uma das mais promissoras formas de economia de energia em ambientes fechados. Nessas janelas, a intensidade da luz do Sol que é transmitida para o interior das edificações pode ser controlada, permitindo o ajuste da luminosidade e da temperatura nos ambientes internos. O eletrocromismo consiste na mudança das propriedades ópticas de determinado material por meio da aplicação de um estímulo elétrico externo sobre ele.
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Considere que, quando uma tensão constante de 4 V é aplicada entre as faces de uma janela eletrocrômica, estabelece-se um campo elétrico uniforme no meio que separa essas faces, e que íons de lítio, cada um com uma carga positiva de 1,6 × 10–19 C, migram através desse meio, movendo-se de um eletrodo mais próximo da face interna para outro mais próximo da face externa da janela. Esse movimento dos íons altera a coloração do meio existente entre os eletrodos, aumentando a opacidade da janela. Sendo d = 5 mm a distância entre os eletrodos, a intensidade da força elétrica que atua sobre cada íon de lítio quando eles se movem nessa janela é de
2,56 × 10–16 N.
6,40 × 10–19 N.
1,28 × 10–16 N.
4,00 × 102 N.
8,00 × 102 N.
Resolução
Para calcular a força elétrica sobre cada íon de lítio, precisamos primeiro determinar a intensidade do campo elétrico entre os eletrodos. A distância deve estar em metros: 5 mm = 5 × 10⁻³ m.
Em um campo elétrico uniforme, vale a relação E = U/d, em que E é a intensidade do campo elétrico, U é a tensão aplicada e d é a distância entre os eletrodos. Substituindo os valores da questão:
E = 4/(5 × 10⁻³) = 800 V/m.
A intensidade da força elétrica sobre uma carga em um campo elétrico é dada por F = q × E, em que F é a intensidade da força e q é a carga de cada íon de lítio. Como cada íon tem carga de 1,6 × 10⁻¹⁹ C:
F = (1,6 × 10⁻¹⁹) × 800 = 1,28 × 10⁻¹⁶ N.