Em uma pequena instalação de reciclagem de componentes eletrônicos, deseja-se avaliar se um precipitador…

Questão

Em uma pequena instalação de reciclagem de componentes eletrônicos, deseja-se avaliar se um precipitador eletrostático com placas paralelas separadas por d = 0,020 m e diferença de potencial ?V = 1,20×104 V consegue remover partículas tóxicas carregadas com q = -2,0×10?¹5 C. Calcule: (a) o campo elétrico entre as placas usando E = ?V / d; (b) a força elétrica F = |q|·E na partícula (módulo, em newtons); (c) a energia disponível (módulo do trabalho) ao mover a partícula da placa negativa à positiva |W| = |q|·?V (em joules). Compare |W| com um limiar de adesão à superfície de 1,0×10?¹5 J e proponha, com base física, soluções coletivas e individuais para reduzir riscos ambientais e à saúde relacionados ao manejo dos resíduos.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculos: (a) E = ?V / d = (1,20×104 V)/(0,020 m) = 6,0×105 V/m. (b) F = |q|·E = (2,0×10?¹5 C)·(6,0×105 V/m) = 1,2×10?? N (direção para a placa positiva). (c) |W| = |q|·?V = (2,0×10?¹5 C)·(1,20×104 V) = 2,4×10?¹¹ J. Comparação: |W| (2,4×10?¹¹ J) é muito maior que o limiar de adesão 1,0×10?¹5 J, indicando que a energia fornecida pelo campo é suficiente para superar a adesão e remover partículas carregadas. Propostas físicas e de gestão: aumentar ?V ou reduzir d para elevar E quando necessário (considerando limites de ruptura dielétrica); pré-carregar partículas por ionização para aumentar |q|; implementar sistemas de aterramento e descarga controlada para evitar faíscas; usar filtros mecânicos e ventilação para reduzir exposição; treinamento e EPI para trabalhadores; procedimentos de descarte seguro das partículas coletadas e monitoramento ambiental para evitar dispersão de toxinas. Todas as propostas devem considerar níveis de potencial seguros e normas para evitar descargas acidentais e riscos de ignição.

Explicação

Os cálculos realizados demonstram a relação entre a diferença de potencial, a distância entre as placas e o campo elétrico, permitindo determinar a força atuante na partícula carregada e a energia disponível para sua remoção. A comparação entre a energia calculada e o limiar de adesão evidencia que a energia gerada é suficiente para superar a adesão das partículas, indicando a eficácia do sistema. As propostas apresentadas visam otimizar o processo de remoção e garantir a segurança dos trabalhadores e do meio ambiente, considerando os limites físicos e normativos.

Raio-X da questão

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