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Enunciado

Física - Halliday - Vol 4- Ed: 10º - Capítulo 40.7 - Ex. 54

Um laser de gás emite luz com um comprimento de onda de 550   n m , que resulta da inversão de população entre o estado fundamental e um estado excitado. Quantos mols do gás são necessários, à temperatura ambiente, para colocar 10 átomos no estado excitado?

Passo 1

Os dados que o problema nos dá são:

λ = 550 × 10 - 9 m

T = 300 K

N x = 10

N 0 = ?

Passo 2

Primeiro vamos encontrar a energia necessária para essa inversão ocorrer:

Δ E = h c λ = 4,14 × 10 - 15 . 3 × 10 8 550 × 10 - 9 = 2,258 e V

E o valor de k T para temperatura ambiente de 300 K é:

k T = 8,62 × 10 - 5 . 300 = 0,02586 e V

Passo 3

Show! Agora vamos descobrir quantos átomos no estado fundamental temos:

N x = N 0 e - Δ E k T

N 0 = N x e Δ E k T = 10 . e 2,258 0,02586 = 8,39 × 10 38 á t o m o s

Passo 4

Mas o exercício nos pede o número de mols! Lembrando que em 1 mol temos 6,02 × 10 23 á t o m o s , então:

N 0 = 8,39 × 10 38 6,02 × 10 23 = 1,39 × 10 15 m o l s

Resposta

1,39 × 10 15 m o l s

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