Enunciado
Física - Okuno - Física para Ciências Biológicas e Biomédicas- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 9
9.10. Um átomo de hidrogênio (exemplo do sistema considerado no Problema 8) no estado absorve um fóton de 4,2 eV de energia e se ioniza. Calcule em eV:
a. a variação da energia potencial do elétron emitido;
b. o trabalho sobre ele realizado pela força elétrica entre ele e o núcleo do átomo;
c. a energia cinética do elétron emitido.
Passo 1
Tá legal galera, vamos lá.
O item (a) tem a ver com a energia potencial. Para calcular a energia potencial de um elétron podemos usar a equação:
Quando o átomo se ioniza, ele está indo de até . Então a variação da energia potencial fica:
Isso fica:
Ou melhor:
Então tudo que precisamos saber são os valores de .
Sabendo que
Então:
E
Então a variação da energia potencial é:
Isso vai dar:
Passo 2
Agora vamos para o item (b).
Aqui a gente pode usar um fato interessante, a força nesse caso é conservativa, isso significa que podemos usar a equação:
Então, o trabalho realizado vai ser:
Por fim:
Esse é o trabalho realizado.
Passo 3
Finalmente vamos para o item (c).
Como a força é conservativa podemos usar outra equação:
Então:
A gente pode assumir que o elétron tinha energia cinética nula antes de ser excitado pelo fóton. Então:
Logo, sabemos que:
Resposta
- .
- .
- .