Um elétron colide com um átomo de hidrogênio em seu estado fundamental e o excita a um estado de n=3. Quanta energia foi fornecida ao átomo de hidrogênio nessa colisão inelástica (onde a energia cinética não é conservada)?

Passo 1

Vamos resolver um exercício de física sobre colisão inelástica envolvendo um elétron e um átomo de hidrogênio. O conteúdo principal aqui é a energia dos níveis eletrônicos no átomo de hidrogênio. Para resolver, vamos precisar saber como calcular a diferença de energia entre os estados fundamental e excitado do átomo.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que os níveis de energia do átomo de hidrogênio são dados pela fórmula:
En = -13,6, eVn^2
onde é a energia do nível .

Passo 3

O átomo está sendo excitado do estado fundamental ( ) para o estado . Vamos calcular a energia em cada estado usando a fórmula.

Passo 4

Calculando a energia no estado fundamental ( E1 = -13,6, eV1^2 = -13,6, eV ):

Passo 5

Agora, calculando a energia no estado E3 = -13,6, eV3^2 = -13,6, eV9 approx -1,51, eV :

Passo 6

A energia fornecida ao átomo é a diferença entre a energia final e a inicial:
De
Substituindo os valores:
De

Resposta

A energia fornecida ao átomo de hidrogênio nessa colisão inelástica foi de aproximadamente 12,1 eV.

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