Ejercicios de estructura de la materia

Facultad de Química

Estructura de la materia, Grupo 5.

Profesor: Dr. Jorge Balmaseda

Equipo:

-Alejandra Manríquez Cejudo

-Montserrat Manríquez Cejudo

-Jhoana Itzel Morales Bautista

-Miguel Ángel Paredes

-Monzerrat Reyes

-Leticia Vélez García

1.-El núcleo inestable de 236U tiene un radio de 7.4 fm y se descompone en: un núcleo de 8936Kr , un núcleo de 14456Ba, tres neutrones  y dos cuantos γ. a) Asuma que los núcleos de Ba y de Kr son cargas puntuales y calcule la fuerza de repulsión mínima entre ellos cuando se encontraban formando parte del núcleo de uranio. b) Calcule la energía potencial del núcleo de Kr en el campo eléctrico del núcleo de bario cuando ambos se encuentran a 7.4 fm uno del otro. Es suficiente esta energía para generar dos cuantos γ?

Tip: La energía potencial es el trabajo necesario para traer el núcleo de Kr desde el infinito hasta 7.4 fm del de Ba. El trabajo en este caso se calcula en la forma usual: dW=F·dr, solo que la fuerza es la de Coulomb. Integrando la fuerza de Coulomb en r de infinito hasta 7.4 fm se obtiene la energía potencial. Con la relación entre la energía y la frecuencia se busca si la primera es suficiente para generar dos fotones γ.

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2.- Cuando una partícula cargada entra en un campo magnético uniforme adquiere un movimiento circular, de tal forma que la fuerza magnética se iguala a la centrípeta (Fm = mv2/r). Si el campo tuviese una intensidad de 0.5 neutrones) con una trayectoria circular con radio r = 20 cm, calcule: a) la velocidad de la partícula y b) la magnitud de la fuerza magnética sobre ella.

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=90°[pic 12]

P+=1.67x10-27kg

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V es tangencial al campo[pic 14]

magnético porque este es

homogéneo.[pic 15]

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3.- El resultado de una interferencia destructiva en un punto entre dos ondas electromagnéticas de igual frecuencia propagándose en el vacío es: a) una nueva onda con mayor frecuencia, b) un cambio de longitud de onda de las ondas que interfieren, c) una nueva onda con mayor intensidad, d) un campo eléctrico nulo, e) ninguna de las anteriores.

Interferencia destructiva: al inferir dos ondas, en los puntos donde coincide una cresta de una onda con un valle de la otra onda se dice que hay interferencia destructiva. Las amplitudes en este caso se restan y pueden anularse por completo.

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Interferencia destructiva: al inferir dos ondas, en los puntos donde coincide una cresta de una onda con un valle de la otra onda se dice que hay interferencia destructiva. Las amplitudes en este caso se restan y pueden anularse por completo.

4.- ¿Qué suposiciones hizo Planck al tratar el problema de la radiación de cuerpo negro? Analice las consecuencias de tales suposiciones.

Planck asumió que la radiación del cuerpo negro era producto de cargas eléctricas submicrónicas en vibración a las que denominó resonadores y que el cuerpo negro estaba construido por billones de ellos todos vibrando a frecuencias diferentes.

Además de esas dos suposiciones, tuvo que hacer una más que contradecía la teoría electromagnética de Maxwell al asumir que la energía total de un resonador con frecuencia mecánica v solo podría ser múltiplo entero de hv, o bien:

Eresonador=nhv

Donde n=1,2,3,…y h= 6.626x10-34Js es la constante de Planck. En ese modelo, se emite radiación cuando los resonadores cambian su energía de nhv a (n-1)hv y por lo tanto, ellos solo pueden cambiar su energía en la cantidad hv, denominada cuanto de energía.

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5.- Experimentalmente se demuestra que cualquier radiación con longitud de onda mayor a 6500 Å no produce electrones libres en la superficie de una lámina de Cs, independientemente de la intensidad de la radiación ¿Cómo se explica esta observación?

Los electrones deben vencer una barrera que impone el sólido, si la radiación no tiene energía suficiente, no pueden salir del material. La ecuación del efecto fotoeléctrico cuantifica este asunto.

La emisión de electrones por metales iluminados con luz de determinada frecuencia fue observada a finales del siglo XIX por Hertz y Hallwachs. El proceso por el cual se liberan electrones de un material por la acción de la radiación se denomina efecto fotoeléctrico o emisión fotoeléctrica. Sus características esenciales son:

• Para cada sustancia hay una frecuencia mínima o umbral de la radiación electromagnética por debajo de la cual no se producen fotoelectrones por más intensa que sea la radiación.

• La emisión electrónica aumenta cuando se incrementa la intensidad de la radiación que incide sobre la superficie del metal, ya que hay más energía disponible para liberar electrones.

En los metales hay electrones que se mueven más o menos libremente a través de la red cristalina, estos electrones no escapan del metal a temperaturas normales porque no tienen energía suficiente. Calentando el metal es una manera de aumentar su energía. Los electrones "evaporados" se denominan termoelectrones, este es el tipo de emisión que hay en las válvulas electrónicas. Vamos a ver que también se pueden liberar electrones (fotoelectrones) mediante la absorción por el metal de la energía de radiación electromagnética.

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