Enunciado

A constante da força restauradora C para as vibrações interatômicas de uma molécula

diatômica típica é de aproximadamente 103 J/m2. Use. esse valor para fazer uma estimativa da energia de ponto zero das vibrações moleculares.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de física quântica?!

Passo 2

Para achar a energia de ponto-zero para vibrações moleculares em uma molécula diatómica que tem massa de 4,1 ⋅ 10 - 26   k g e uma constante de força de 10 3   J / m 2 para as vibrações dos átomos na molécula, a fórmula para a energia de ponto-zero é necessária, assim como a frequência de oscilação em um oscilador simples harmônico.

A energia de ponto-zero E 0 para um sistema que tem um potencial poço harmônico simples é

E 0 = 1 2 h v

Aqui, h é a constante de Planck, v é a frequência de oscilação do sistema

A frequência de oscilação v em um simples harmônico que tem uma constante de força C e massa m é

v = 1 2 π C m

Passo 3

Para determinar a energia de ponto-zero do sistema, usamos

E 0 = 1 2 h v = 1 2 h 1 2 π C m = h 4 π C m = 6,626 ⋅ 10 - 34   J ⋅ s 4 π 10 3   J / m 2 4,1 ⋅ 10 - 26   k g

→ E 0 = 8,235 ⋅ 10 - 21   J

E convertendo para eletrón-volts e V

E 0 = 8,235 ⋅ 10 - 21   J 1   e v 1,6 ⋅ 10 - 19   J

∴ E 0 = 0,051   e V

Resposta

E 0 = 0,051   e V

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