Um elétron colide com um átomo de hidrogênio em seu estado fundamental e o excita a um estado de
. 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:
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 (
):
Passo 5
Agora, calculando a energia no estado
:
Passo 6
A energia fornecida ao átomo é a diferença entre a energia final e a inicial:
Substituindo os valores:
Resposta
A energia fornecida ao átomo de hidrogênio nessa colisão inelástica foi de aproximadamente 12,1 eV.