Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 4- Ed: 12º - Capítulo 42.Exercícios - Ex. 10
Quando uma molécula diatômica hipotética com átomos a uma distância de entre si passa por uma transição rotacional do estado até o próximo estado inferior, ela emite um fóton com de energia. Quando a molécula passa por uma transição vibracional de um estado de energia até o próximo estado de energia inferior, ela perde . Ache a constante da mola dessa molécula.
Passo 1
Olá, tudo bem?
Bom, o enunciado nos deu dois valores de energia e nos pediu a constante da mola. Então, a partir da energia rotacional, a gente pode descobrir a massa dessa molécula, certo? E com isso e com a energia vibracional, podemos determinar a constante da mola. Sacou?
Vou fazer aos poucos, calma lá!
Passo 2
Começando pela energia rotacional. Sabemos que essa molécula sai do estado para o , e lembrando da fórmula para a energia em um estado :
E a variação entre esses estados vai ser:
Mas calma lá! A variação de energia entre os estados dados foi dada e é , e lembrando que o momento de inércia é , então daqui podemos resolver pra achar a massa, saca só:
Passo 3
Agora vamos olhar pra variação de energia vibracional. Lembrando que ela é dada pela seguinte fórmula:
E sabemos desde muuuito antes, que a frequência angular se relaciona com a constante da mola do sistema massa mola associado da seguinte maneira:
Daí como temos níveis consecutivos de energia, tipo o parênteses fica assim:
Então entre níveis consecutivos a energia é . A energia foi dada, calculamos a massa que vai ali no denominador da frequência, então agora é só substituir tudo, isolar e jogar todos os dados na calculadora: