Física III (CBI) Trabajo Práctico 2 28/03/2006

Física III
Trabajo Práctico 3
9 de abril de 2015
Problemas
P1- En el modelo de Bohr del átomo de hidrógeno, un electrón gira alrededor del núcleo (un protón)
describiendo una órbita circular de radio r0=5,3x10-11m.
(a) Calcule la fuerza de interacción eléctrica entre las partículas.
(b) Calcule la fuerza de interacción gravitatoria entre las partículas.
(c) Compare ambas fuerzas y escriba sus conclusiones.
(d) Situados en línea recta ¿Cuántos átomos de hidrógeno cabrían en 1 cm?
P2- En el problema anterior el electrón describe un movimiento circular.
(a) Calcule la velocidad tangencial del electrón (¿es relativista?). Explique.
(b) Calcule la velocidad angular del electrón en rpm (revoluciones por minuto).
(c) Calcule la aceleración radial y la aceleración tangencial.
(d) De acuerdo con la teoría electromagnética clásica, el átomo de Bohr no es estable. Recurra a sus
apuntes de clase y otras fuentes bibliográficas y responda qué propuso Bohr para salvar esta dificultad.
P3- ¿Qué significa que un electrón en un átomo de hidrógeno se encuentre en su estado fundamental?
¿Qué significa que esté en un estado excitado? ¿Cómo pasa del estado fundamental a un estado
excitado?
P4- Teniendo en cuenta los resultados del problema anterior:
(a) Calcule la energía total del electrón ¿Qué energías considera?
(b) ¿Cómo utilizaría este resultado para explicar los espectros de líneas producidos por átomos de gases
excitados mediante descargas eléctricas?
(c) Calcule la longitud de onda de las cuatro líneas dentro del rango visible del espectro de emisión del
hidrógeno. Asigne los valores de energía para cada nivel en el esquema de la figura e indique a qué
transiciones electrónicas corresponden las cuatro líneas
antes definidas.
f
P5- Aplicando el segundo postulado de Bohr a los resultados de los problemas anteriores:
(a) Encuentre los radios de las órbitas estables.
(b) Encuentre las velocidades correspondientes a cada órbita.
(c) Encuentre la energía asociada a cada estado estacionario.
P6- Con los resultados del problema anterior:
(a) Indique en un diagrama de niveles de energía las transiciones posibles. Use unidades electrónvoltios (eV).
(b) ¿Cuál es la mínima energía necesaria para ionizar al átomo de hidrógeno? ¿Experimentalmente,
cómo se lo consigue?
P7- (a) ¿Cuáles son las limitaciones de la teoría de Bohr?
(b) Comente, haciendo un análisis crítico, el Video 7 Evolución de los Modelos atómicos:
https://www.youtube.com/watch?v=OhjjXbI0MV8
(c) Idem Video 8 Átomo Modelo de Bohr:
https://www.youtube.com/watch?v=3ZqN1gcvwbY&hl=es
Datos útiles:
Carga del electrón: -1,6x10-19 C ; Masa del electrón: 9,1x10-31 kg ; Masa del protón: 1,7x10-27 kg
Constante de gravitación: 6,7x10-11 Nm2/kg2
1 eV = 1,6x-19 J
ε0 = 8,85x10-12 C2/Nm2
h (cte de Planck) = 6,63x10-34 J s
Sección adicional
Usando internet y bibliografía más especializada investigue cómo se implementaron los primeros
experimentos de espectroscopía. También indague la forma en que se realizan en la actualidad y cuál es
la aplicación práctica que tienen, por ejemplo en los campos de la astrofísica o de la química.
Visualice los videos y lea el material específico de este tema que ha sido subido al sitio de la
Asignatura en el portal de FACET VIRTUAL (www.facetvirtual.unt.edu.ar)
Importante: Los temas investigados en esta sección serán evaluados en los parciales y en los exámenes finales.
En la siguiente sección Ud. encontrará un problema de parcial referido al tema del trabajo práctico ¡No lo deje sin resolver!
Problema de parcial
Teniendo en cuenta el modelo atómico de Bohr, para
el átomo de hidrógeno:
(a) Calcule la velocidad tangencial del electrón para
las dos órbitas más cercanas al núcleo.
(b) Calcule la longitud de onda de las cuatro líneas
dentro del rango visible del espectro de emisión del
hidrógeno (líneas de Balmer) teniendo en cuenta que
corresponde a transiciones desde los estados de
energía n=3, n=4, n=5, n=6 respectivamente hasta el
estado n=2. (en figura 1, ground state significa
estado base o fundamental)
(c) Describa en forma detallada los postulados del
modelo atómico de Bohr.
Figura 1