1.
Se
hace incidir sobre cierto metal M, una radiación electromagnética produciendo
un efecto fotoeléctrico, donde los electrones salen a una velocidad de 9.2·105m/s.
Sabiendo que la frecuencia umbral del metal es 3.9·105 Hz, determina
la energía de la radiación electromagnética utilizada, su frecuencia y longitud
de onda.
En es anterior diagrama se puede ver lo que ocurre en un efecto
fotoeléctrico, la luz, que hay que interpretarla no como una onda sino como un
chorro departículas llamadas fotones que transportan una energía E=h·ν, esta energía debe ser como mínimo capaz de sacar al electrón del pozo,
por tanto W0=h·ν0, siendo esta la frecuencia umbral de
los fotones para que se inicie el efecto fotoeléctrico. Si los fotones tienen
una energía mayor, el sobrante será la energía cinética que tendrán los
electrones y la causa de su movimiento. Por tanto:
h·ν=W0 + 1/2mv2 h·ν=hν0 + 1/2mv2
h·ν=6.626·10-34 Js-1·3.9·105
Hz + ½ 9.1·10-31Kg·(9.2·105ms-1)2=3.8·10-19
J
ν=E/h=3.8·10-19 J/6.626·10-34Js-1=5.81·1014Hz
λ=c/ν=3·108ms-1
/5.81·1014Hz=5.16·10-7 m
2.
¿Por
qué es imposible conocer la posición exacta de un electrón dentro del átomo, a
la vez que su velocidad? Apóyate en el Principio o Ley correspondiente,
enunciándolo.
Según el principio de Incertidumbre de Heisemberg, es
imposible conocer con precisión absoluta la posición y cantidad de movimiento
en un sistema físico. Este hecho, en objeto de elevada masa pasa inadvertido,
pero en objetos minúsculos es insoslayable.
Δx·Δ(mv)>h/2π
3.
Sobre la siguiente gráfica
obtenida mediante la medición de la radiación emitida por un cuerpo negro ….a) Dibuja
la gráfica correspondiente a una curva obtenida a menor temperatura que la anterior.b)
Señala la Ley de desplazamiento de Wiem. No tienes porqué expresar el valor de
la constante “a”.
La curva azul es la que damos como dato, la curva verde es la que nos pide
el ejercicio. Su máximo está a menor altura, y está situado a mayor longitud de
onda.
LA Ley de Wiem nos indica que el producto de la temperatura a la que está
en equilibrio el cuerpo negro, por la longitud de onda a la que se alcanza el
máximo de emisión, es una constante. T·λmax=cte. En el
dibujo, serían para la curva dato, el valor señalado con flecha negra.
4.
¿Cuál es el papel
de los neutrones en el núcleo? ¿Por qué hay más que protones cuando estos
tienen un número elevado en el núcleo? ¿Cómo se llaman los átomos que tienen el
mismo número de nucleones pero distinto número de protones?
Los protones se encuentran en el núcleo, que es un espacio muy reducido, y
por tanto muy cercanos unos a otros con distancias inferiores a un fm. Las
repulsiones eléctricas son enormes entre esas cargas positivas, pero sin
embargo el núcleo no se desintegra en fragmentos protónicos, eso es debido a la
existencia de las fuerzas fuertes, que son más intensas que las eléctricas, y
que hacen que los protones se atraigan entre sí, pero esto sólo ocurre a corta
distancia. Los neutrones no sufren las fuerzas eléctricas al no tener carga
neta, pero sí las fuerzas fuertes, por tanto cohesionan al núcleo al contribuir
con fuerzas de adhesión pero no de repulsión. Cuando hay un número elevado de
protones, las repulsiones electrostáticas son muy intensas, siendo necesario un
mayor número de neutrones, mayor que el número de protones en el núcleo.
Los átomos que tienen el mismo número másico, pero distinto número de
protones se denominan isóbaros.
5.
¿Qué
es la fuerza fuerte? Indica sus características principales.
La fuerza fuerte es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la
naturaleza, se trata de una fuerza de corto alcance, (1fm), la más intensa de
las cuatro, que une a los nucleones en el núcleo de los átomos. Es una fuerza
saturable, y direccional.
6.
Unos
arqueólogos quieren saber la edad de unos restos orgánicos encontrados en un
yacimiento. Para ello hacen la prueba del C-14, y encuentran que sólo hay el 7%
de los moles de C-14 que debiera haber en un ser vivo. ¿Qué edad tienen los
restos? Período de semidesintegración del C-14 = 5730 años.
Aplicamos la Ley de Velocidad de Decaimiento Radiactivo, N=N0·e-λt, siendo lamba la constante de decaimiento radiactivo, que
se relacionacon el período de semidesintegración:
λ=ln2/T1/2 =ln(2)/5730años=1.21·10-4años-1
t es el tiempo transcurrido, (lo que me piden), y N0 es la
cantidad de radionucleido inicial, y N la que resta al cabo de un tiempo “t”.
En este caso serían esas cantidades 100% y 7% respectivamente. Así pordemos
despejar y calcular t:
N/N0=e-λt ln(N/N0)=-λt t=ln(N0/N) / λ =ln(100/7) /1.21·10-4años-1=21977
años
7.
Calcula la energía de
enlace por nucleón del átomo
Calculamos el defecto de masa restando la masa de los componentes de átomo
popr separado de la del átomo:
11 protones à 11 · 1’00728 uma
12
neutronesà12 · 1’00867
uma
11 electrones à 11·0’000549 uma
TOTAl =
23’19010 uma
Defecto de masa = 23’19010 – 22’98977= 0’20039 uma = 3.2·10-28 Kg
Esa masa que parece haberse evaporado, en realidad se ha transformado ene
energía de ligadura entre los nucleones, es la energía de enlace. Con la
ecuación de Einstein calculamos a los que equivale en Julios:
E=mc2=3’2·10-28 Kg· (3·108 ms-1)2=2’88·10-11
J = 180·106 Ev=180 MeV
Para calcular la energía de enlace por nucleón, dividimos por el número
másico, que es el número de nucleones:
f= E/A=180MeV/23 nucl= 7’84 MeV/nucleón
8.
El
átomo
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