Enunciado

38.31. Muitos átomos de neônio estão em equilíbrio térmico. Qual é a razão entre o número de átomos no estado 5s e o número de átomos no estado 3p para a) 300 K? b) 600 K? c) 1200 K? As energias desses estados são indicadas na Figura 38.24a. d) Em qualquer uma dessas temperaturas, a taxa com que o gás neônio emite espontaneamente a radiação de 632,8 nm é muito pequena. Explique por quê.

Passo 1

Bom, a equação 38.21 do livro mostra que

n e x n g = e - E e x - E g k T

No caso do exercício a equação vai ficar

n 5 s n 3 p = e - E 5 s - E 3 p k T

O estado 5 s é um estado mais estável que o 3 p .

Agora vamos lá na figura 38.24a para pegar as informações que precisamos, que são as energias desses estados:

E 5 s = 20,66   e V

E 3 p = 18,70   e V

Bom, agora temos tudo para responder os itens (a), (b) e (c). Basta substituir os valores.

Passo 2

(a)

n 5 s n 3 p = e - 20,66 - 18,70 1,38 ⋅ 10 - 23 300 = 1,2 ⋅ 10 - 33

(b)

n 5 s n 3 p = e - 20,66 - 18,70 1,38 ⋅ 10 - 23 6 00 = 3,5 ⋅ 10 - 17

(c)

n 5 s n 3 p = e - 20,66 - 18,70 1,38 ⋅ 10 - 23 12 00 = 5,9 ⋅ 10 - 9

Passo 3

A gente fez 3 itens de uma vez. Só falta o item (d) agora.

O número de átomos excitados no estado 5 s   (o estado inicial) é baixo. A taxa de emissão de ondas de 632,8   n m é pequena. A taxa cresce conforme a temperatura cresce.

Resposta

(a)

n 5 s n 3 p = 1,2 ⋅ 10 - 33

(b)

n 5 s n 3 p = 3,5 ⋅ 10 - 17

(c)

n 5 s n 3 p = 5,9 ⋅ 10 - 9

(d) O número de átomos excitados no estado 5 s   (o estado inicial) é baixo.

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Mostre que a velocidade escalar do elétron na n-ésima órbita de Bohr no hidrogênio é dada por v n = k e e 2 n h .
Um átomo de hidrogênio está em seu primeiro estado excitado ( n=2 ). Calcule (a) o raio da órbita, (b) o momento linear do elétron, (c) o momento angular do elétron, (d) a energia cinética do elétron,
61 . Pósitron é a antipartícula do elétron. Tem a mesma massa e uma carga elétrica positiva de mesmo módulo que a do elétron. Positrônio é um átomo tipo hidrogênio, consistindo em um pósitron e um elé
43 . Dois átomos de hidrogênio colidem frontalmente e terminam com energia cinética zero. Cada átomo, em seguida, emite luz com comprimento de onda de 121,6n m (transição n = 2 a n = 1 ). Com que velo
11. Considere uma molécula diatômica formada por dois átomos idênticos de massa M (ex: H 2 , O 2 , ...) e separação r 0 . A molécula pode entrar em rotação (como um haltere) em torno de um eixo que pa