Problema 72-1
Fuente:
Ejemplo 23-2 - TIPLER, Paul - MOSCA, Gene - Libro: Física - Vol. 2 -
5ª Edição - Ed. LTC - 2006.
a) Calcule el potencial eléctrico a distancia r = 0,529 x 10-10 m de un protón
(Esta es la distancia promedio entre un protón y un electrón en el átomo de hidrógeno).
b) ¿Cuál es la energía eléctrica potencial del electrón y el protón a esta distancia de separación?
Solución del Problema 72-1
El potencial debido al protón se puede calcular usando eq. 72-09, que se reproduce a continuación.
Luego, reemplazando con los valores numéricos, encontramos:
Realizando el cálculo encontramos el valor del potencial eléctrico, o
Para calcular la energía potencial entre las dos partículas podemos usar eq. 72-11,
reproducido a continuación.
Luego, reemplazando con los valores numéricos, encontramos:
Realizando el cálculo encontramos el valor de la energía potencial, o
Dividiendo el valor encontrado por la carga de partículas, obtenemos el valor de energía en eV ,
es decir, U = 27,20 eV. Tenga en cuenta que el uso de la eq. 72-07, ya que conocemos
Δ V, vamos obtener el mismo resultado. ¡Compruébalo!
Nota: Si el electrón estuviera en reposo, a esta distancia del protón,
se necesitarían al menos 27,2 eV para eliminarlo del átomo. Sin embargo,
como el electrón gira alrededor del protón, tiene una energía cinética igual a
13,6 eV . Entonces, la energía total que tiene el electrón en el átomo es
13,6 - 27,2 = -13,6 eV. Por lo tanto, la energía mínima requerida para
eliminar el electrón del átomo es 13,6 eV .
Esta energía se conoce como energía de ionización.
