Enunciado

Energia de ligação da molécula de hidrogênio. Quando dois átomos de hidrogênio de massa m se combinam para formar a molécula diatômica do hidrogênio (H2), a energia potencial do sistema depois da combinação é igual a –Delta, onde Delta é uma grandeza positiva denominada energia de ligação da molécula.

  1. Mostre que em uma colisão envolvendo somente dois átomos de hidrogênio é impossível formar uma molécula de H_2 porque não poderia ocorrer simultaneamente conservação do momento e conservação da energia (Sugestão: Se você provar que essa afirmação é válida em um dado sistema de referência, então ela será válida em qualquer sistema de referência. Você sabe por quê?
  2. Em uma colisão envolvendo três átomos de hidrogênio, uma molécula de H2 pode ser formada. Suponha que antes da colisão cada um dos três átomos de aproximem com velocidade igual a 1.00 x 10^3 m/s e que as direções dessas velocidades formem entre si ângulos iguais a 120º, de modo que a cada instante os átomos estejam sobre os vértices de um triangulo equilátero.
  3. Calcule a velocidade do átomo de hidrogênio que sobra depois da colisão e a velocidade da molécula de H_2. A energia de ligação da molécula de H_2 é dada por Δ = 7,23 × 10 - 19 J e a massa do átomo de hidrogênio é igual a 1,67 × 10 - 27 k g

Passo 1

Oi oi gente, tudo bem com vocês?

Vamos fazer essa questão aqui juntos?

Vem comigo e vamos passo a passo!!!

Letra a:

No referencial de centro de massa então:

P 1 x = 0

P 2 x = 0

v e m 2 = 0

Mas neste quadro a energia potencial diminui e a energia cinética aumenta. Isso é inconsistente com K 2 c m = 1 2 m t o t v c m 2 2 = 0

Passo 2

Letra b:

Antes da colisão v c m = 0 . Após a colisão a molécula e o átomo restante se movem em direções opostas e,

2 m V = m v 3

v 3 = 2 V

A conservação de energia dá:

1 2 2 m V 2 + 1 2 m v 3 2 = 3 1 2 m v 0 2 2 + Δ

Com v 3 = 2 V , isso se torna:

V 2 = 1 2 v 0 2 + Δ 3 m , V = 1 2 1.00 × 10 3 m s 2 + 7.23 × 10 - 19 J 3 1.67 × 10 - 27 = 1.20 × 10 4 m s

v 3 = 2 V = 2.40 × 10 4 m s

Resposta

  1. K 2 c m = 1 2 m t o t v c m 2 2 = 0
  2. v 3 = 2 V = 2.40 × 10 4 m s

Exercícios de Livros Relacionados

Forneça os detalhes dos cálculos de α e de β do Exemplo 8.13 (Seção 8.5).
Os reatores nucleares do Canadá usam moderadores de água pesada, nos quais ocorrem colisões elásticas entre nêutrons e dêuterons de massa . (Veja o Exemplo 8.11 da Seção 8.5).a) Qual a velocidade de u
Um cavaleiro de 0,150 kg se move a 0,80 m/s da esquerda para a direita sobre um trilho de ar horizontal sem atrito. Ele colide frontalmente com um cavaleiro de 0,300 kg que se move a 2,20 m/s da direi
Uma bala de 8,00 g disparada por um rifle penetra e ficaretida em um bloco de 0, 992 kg ligado a uma mola e apoiadosobre uma superfície horizontal sem atrito ( Figura 8.39 ) . O impactoproduz uma comp
Uma armação contendo um prato estica a mola onde elaestá suspensa até uma distância de 0,050 m . Um pedaço de massapegajosa de 0,200 kg é largado do repouso a uma altura de30 , 0 cm em relação ao prat