Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
A humanidade têm salvação, e esse documento demonstra isso. fonm 1- Duas esferas, A e B, feitas do mesmo material e com raios Ra= 2 m e Rb= 4 , encontram-se a 4000 K e 2000 K, respectivamente. Nessas condições, a energia irradiada pela esfera A é: menor do que a energia irradiada pela esfera B σ (cte Stefan Boltzman) = 5,67 x 10−8W/m2K T = temperatura [K] A = área da esfera = 4 * pi * R^2 E= σ* T^4* A Ea= 5,67 x 10−8W/m2K4 *(40004)*4*pi*2^2 => 729.613.531 Eb= 5,67 x 10−8W/mx2K4 *(20004)*4*pi*4^2 => 2.918.454.124 1.1) Mesma questão 1, com outros valores: Duas esferas, A e B, feitas do mesmo material e com raios RA=1 m e RB=3 m, encontram-se a 5000 K e 1000 K, respectivamente. Nessas condições, a energia irradiada pela esfera A é: C. maior do que a energia irradiada pela esfera B. Ea= 445.320.758,6 Eb= 6.412.618,925 1.2) Duas esferas, A e B, feitas do mesmo material e com raios RA=2 m e RB=1 m, encontram-se a 2000 K e 4000 K, respectivamente. Nessas condições, a energia irradiada pela esfera A é: D. Maior que a energia irradiada pela esfera B Ea= 5.67^10-3 Eb= 2.85^10-3 2- Considere a seguinte afirmação: Qualquer ente físico cuja coordenada generalizada é uma função senoidal do tempo, isto é, executa oscilações harmônicas simples, pode assumir energias totais E = nhf, onde n é um inteiro, h uma constante universal e f a frequência de oscilação. do postulado de Planck segundo o qual os osciladores não podem ter uma valor de energia qualquer, mas apenas múltiplos inteiros de um valor elementar. 3- Ao incidir em uma superfície metálica, a radiação eletromagnética pode produzir a emissão de elétrons. Esse fenômeno, conhecido como efeito fotoelétrico, foi explicado por Einstein em 1905. A partir de um experimento, obteve-se o potencial de frenagem em função da frequência da radiação incidente sobre a superfície de um determinado metal, como apresentado na figura. Utilizando a figura e as demais informações contidas na avaliação, é possível dizer que o material utilizado no experimento é muito provavelmente o elemento, X, cuja função trabalho vale aproximadamente: Opção 1 : gráfico: Opção 2: gráfico: Opção 3:gráfico: Opção 4: Gráfico RESP 1: X = Au, 5,1 eV; RESP 2: X = Fe, 4,6 eV; RESP 3: X = Pt, 6,3 eV (seguindo o procedimento descrito abaixo) RESP 4: X = Au, 5,1 eV; X + ½ * m * V^2 = h * f Como V = 0: A ENERGIA CINÉTICA NÃO É ZERO, ELA VAI SER IGUAL AO TRABALHO DA DESACELERAÇÃO DO ELETRON =qV q=carga do eletron V=v0 só é zero na frequência de corte! X = h *f-qV h = 4,136E-15 [eV] (constante de plank em eV) f = frequência relativa ao ponto do gráfico em que V=0 vídeo do professor resolvendo um exercício parecido. https://www.youtube.com/watch?v=eG8pvXWqrtg&feature=youtu.be 4- Sobre o modelo para o efeito fotoelétrico proposto por Einstein: I. Um fóton incidente fornece toda a sua energia (hf) para um único elétron no metal; II. Existe uma frequência de corte, abaixo da qual não há emissão de fótons-elétrons, que depende do metal, que define o valor da função trabalho (w); III. Se um elétron colide com outros elétrons ou íons metálicos ao ser ejetado, uma parte da energia absorvida inicialmente é transferida para o metal, e o elétron é ejetado com energia cinética menor que o máximo, dado por K Máx= hf-w Corretas: I e III 5- Considere o modelo de Bohr do átomo de hidrogênio, qual deve ser o comprimento de onda de um fóton para que o elétron seja ionizado a partir do fundamental e o elétron deixe o átomo com energia cinética de opção 1: 10 eV, opção 2: 2,5 eV, opção 3: 5eV? (Considere que o átomo estava em repouso quando ocorreu a absorção do fóton) hc/Eλ = , 3 m².kg/s. 3 m/s(10 eV . 1, 0 0 J /eV ) 1, 43 m 124nmλ = 6 6 × 10−34 × 108 6 × 1 −19 = 2 × 10−7 = Opção 2: 4,9725x = 497nmm10−7 Opção 3: 2,486x = 248nmm10−7 6- A introdução da constante h por Planck, para interpretar o espectro de radiação de um corpo negro em função de sua frequência e temperatura, era de início uma hipótese provisória, segundo ele próprio, mas que acabou por torna-se definitiva e dar origem a uma nova física. Entre as muitas razões para que o caráter provisório dessa constante se tornasse definitivo, foi sua utilização como apoio teórico para a : Teoria do efeito fotoelétrico 7- Qual foi a proposta de Broglie e como ela influenciou o desenvolvimento da mecânica quântica? Broglie propôs que a matéria tivesse características de ondas e de partículas, e relacionou um comprimento de onda às partículas de matéria: λ=h/p onde p = m*v, o momento linear da partícula. No caso de corpos macroscópicos, os comprimentos de onda são tão pequenos que é difícil observar propriedades ondulatórias perceptíveis.Para corpos microscópicos é diferente, o elétron por exemplo tem seu comprimento de onda próximo ao seu tamanho,e por isso seu comportamento ondulatório é possível de se observar, tanto nos fenômenos de interferência quanto de difração. 8- Considere a parte espacial da função de onda para um elétron dada por: F(x) = A(x^2-ax), para x entre 0 e “a” e para qualquer outro valor de x a função vale zero. Onde “A” é a constante de normalização e “a” uma constante. Opção 1 ->Calcule o valor esperado da posição da partícula, ou seja, <x>. **********Resposta correta: (A^2*a^6)/60********* 9- Após assistir uma aula de quântica sobre tunelamento, um colega seu fica maravilhado e lhe faz a seguinte proposição: “Há uma chance de um elétron passar por uma barreira de potencial maior do que sua própria energia! Isso quer dizer que se eu correr em direção à parede há uma probabilidade não nula de eu passar por ela sem quebrá-la!” Como você sabe que ele geralmente dorme durante as explicações dos professores, você acha melhor explicar o problema na proposição dele. Explique ao seu colega, sucintamente, o que é o fenômeno de tunelamento ( incluindo os coeficientes de reflexão e transmissão) e por que essa proposição levaria no máximo a um nariz quebrado. O fenômeno de tunelamento explica que, uma partícula subatômica pode atravessar barreiras, sem depender de energia alguma, como se de fato houvesse um túnel que transportasse as partículas para o outro lado da barreira. Porém quanto maior a massa, e altura, e espessura da barreira, menor é a probabilidade de ocorrer o fenômeno de tunelamento! Schrodinger mostrou que para um pessoa, essa probabilidade é tão pequena, que é efetivamente zero! O coeficiente de transmissão (T) de uma determinada barreira é definido como uma fração dos elétrons que conseguem atravessá-la. 10- Sistemas solares binários são aqueles formados por duas estrelas que orbitam o centro de massa entre elas. Um exemplo desses sistemas é o VS. Uma de suas estrelas possui um raio 6.125 vezes maior que o do Sol e possui um potencial de irradiação total 45500 vezes maior que a do Sol. A potência irradiada por unidade de área dessa estrela é quantas vezes a potência irradiada por unidade de área do Sol? Considere que a temperatura da superfície do Sol é de 5800 K e que as estrelas são corpos negros esféricos. A. 20,6 B. 1843?? C. 1213 D. 590 11- Sobre a lei de Stefan, podemos afirmar: I. descreve a dependência da emissão da energia total radiante com a temperatura; II. ela pode ser deduzida a partir de uma teoria puramente clássica; III. ela não é compatível com a descrição do corpo negro na teoria quântica; Quais são as afirmações falsas: III 12- Considerando o modelo atómico de Bohr, suponha que quatro tipos de fótons diferentes colidem com átomos de hidrogênio, levando o elétron de cada átomo de hidrogênio de um estado inicial (n _i) para um estado final (n_f). Qual das transições indicadas abaixo ocorreria graças ao fóton de menor comprimento de onda ? Para responder, é preciso escolher a alternativa em que há a maior diferença entre n_i e n_f e, em caso de empate (ex: n_i=4 , n_f =7 / n_i=3 , n_f=6), é preciso escolher a alternativa em que n_i tem o menor valor entre essas opções. Em nosso caso: opção 2 Explicação comparando as 4 respostas (que é o resultado dos 4 fótons emitidos), o fóton de menor comprimento de onda é o fóton de maior frequência e portanto o de maior energia. Logo, a resposta tem que ser a transição de maior energia, que é a que pula a maior quantidade de espaços (n) e que os valores n são mais próximos de zero, pq quanto mais afastado do núcleo é o estado estacionário, menor a variação de energia necessária para você ir para o próximo. veja: no modelo de bohr 13- O que a distância entre um estado estacionário e o núcleo do átomo representa no Modelo de Bohr? A energia do elétron 14- Explique qual a relação entre o princípio de Incerteza e o conceito de dualidade onda- partícula. No princípio da incerteza não é possível que se meça, simultaneamente, as medidas de posição e quantidade de movimento, pois quando se conhece uma delas, perde-se a informação sobre a outra. O mesmo acontece no conceito de dualidade onda-partícula, quando a luz se propaga no espaço, ela se comporta como onda, mas quando a luz incide sobre uma superfície, passa a comportar como partícula. 15- Considere um elétron no estado fundamental aprisionado em um poço infinito unidimensional. Então, o potencial das paredes vai diminuindo ( passando a ser um poço finito unidimensional) até que o potencial seja nulo ( ou seja, deixa de existir o poço). Descreva e explique o que acontece com a função de onda da partícula à medida que as paredes do poço vão diminuindo. Em especial, discuta quais mudanças devem ocorrer no comprimento da função de onda da partícula. 16- Utilizando o modelo atômico de Bohr, a energia de ionização do Li2+, ou seja, o átomo de litio com um único elétron, é: 18- Sobre a dualidade onda-partícula da luz: I. Dados experimentais e previsões teóricas para a luz mostram que sempre que a luz interagem com a matéria, a luz se comporta como partícula. II. As partículas de luz, denominadas fótons, possuem energia hf e momento hf/c, onde f corresponde a frequência da onda eletromagnética III. A radiação de corpo negro e o efeito fotoelétrico são exemplos de fenômenos que são adequadamente explicados quando se considera o aspecto corpuscular da luz. III.2 O experimento de fenda dupla, no qual vemos máximos e mínimos de intensidade em um anteparo, evidenciando que a luz é constituída por ondas. IV. A luz tem uma natureza dupla por exibir características tanto de partículas quanto de ondas. Assim, devemos considerar que a luz é onda e partícula simultaneamente para explicar todos os fenômenos físicos. Estão corretas: IV e II 19- A energia e o número de fótons emitidos por segundo por uma lâmpada de 60 W vermelha (λ= 650 nm ) valem, respectivamente: rep: 3,07*10^-19 J e 1,95*10^20 fótons/seg E = (hc)/λ R(fótons por segundo) = (λP)/(hc) 20- Sobre o processo de introdução da quantização por planck, pode-se dizer que contribuíram de forma determinante as seguintes observações/proposições: I. a descoberta de que a cor emitida por um forno a alta temperatura independe de qualquer detalhe do forno; II. O princípio de proporcionalidade entre emissão e absorção entre dois corpos isolados e em equilíbrio térmico; III. O experimento com radiação emitida por corpos negros; IV. A explicação para o efeito compton; V. o conceito de dualidade onda partícula resp: III, IV e V 21- São fato observados no efeito fotoelétrico: I. Existe frequência mínima da luz abaixo da qual não há ejeção de elétrons; II. A energia cinética dos elétrons aumenta proporcionalmente com a intensidade da luz; III. O tempo de emissão dos elétrons é proporcional à frequência da luz Resp: Apenas I verdadeira 22- Sobre o modelo atômico de Bohr, são feitas as seguintes afirmações: I. o átomo é composto de um núcleo e de um eletrosfera; II. o momento angular orbital do elétron é um múltiplo inteiro de h/(2*pi), onde h é a constante de Planck e pi=3,14… III. A frequência da radiação eletromagnética emitida pelo átomo varia continuamente entre dois valores correspondentes às órbitas de maior e menor energia Para Bohr, é verdadeiro SOMENTE o que se afirma em: II e I 23- Considere as seguintes afirmações sobre o modelo de Thomson: I. Ele explicava qualitativamente, mas não quantitativamente os espectros de emissão dos átomos. II. Ele era condizente com os resultados experimentais de Geiger e Marsden; III. Esse modelo previa uma distribuição esférica de cargas positivas e elétrons distribuídos uniformemente. É correto o que se afirma em: somente em I e III ?? 24- No contexto da física quântica, quais as diferenças entre o fóton e o elétron? Seja específico, faça uma lista dessas diferenças. Inclusive, menciona como essas diferenças que você listou influenciaram o “mundo clássico” , de tal forma que, normalmente, a luz é considerada uma onda e o elétron uma partícula. Enquanto elétrons possuem carga elétrica e massa, fótons não as têm. Mas, talvez, a mais notável diferença entre essas duas partículas seja a seguinte: os fótons têm spin inteiro (1), e os elétrons, spin fracionário (½). O fóton também é o quantum da radiação eletromagnética (incluindo a luz) ● Os fótons são partículas bósons, o que significa que é possível gerar um grande número de partículas com a mesma energia, diferente dos elétrons que são denominados férmions, uma vez que só podem ter funções de ondas antissimétricas, ou seja, funções de ondas de uma única partícula não pode ter números quânticos idênticos (princípio da exclusão de Pauli). 25 - Um estudante tem uma lâmpada incandescente com filamento de tungstênio (Z = 74) cuja tensão elétrica pode ser ajustada. O tungstênio é um metal bem conhecido pela sua robustez e alta temperatura de fusão (Tf = 3695 K). O pico da distribuição espectral a uma certa temperatura ocorre em opção 1: 1.0, opção2: 1,5, opção3: 2.0 µm. Então a tensão da lâmpada é ajustada até que a potência total irradiada pelo filamento se torne quatro vezes maior que a anterior. Nesta tensão o novo comprimento da onda de pico da distribuição esectral da lâmpada é: opção 1: 707 nm opcao 2: ?? 26- Considere a seguinte afirmação: Assim como não podemos ter uma carga elétrica menor do que a de um elétron, não é possível ter uma unidade de energia radiante, ou quanta, menor do que a unidade.Nesse caso qualquer corpo que emite ou absorve energia deve fazê-lo em múltiplos inteiros de um quanta de energia, ou foton. O quanta de energia radiante diferente do quanta de eletricidade de forma marcante, enquanto a carga é a mesma para todos os elétrons, a magnitude da unidade de energia radiante é variável. Ocorre que essa variação não é qualquer. Ela depende: da frequência da radiação emitida 27-Ao final do século XIX alguns físicos pensavam que a Física estava praticamente completa. Lord Kelvin chegou a recomendar que os jovens não se dedicassem a Física pois só faltavam alguns poucos detalhes de interesse, como, por exemplo, o refinamento de medidas. No entanto, ele mencionou que havia “duas pequenas nuvens” no horizonte da Física. Essas pequenas nuvens se tornaram grandes tempestades, pois a interpretação desses dois fenômenos levaria a uma reformulação da nossa visão de mundo, até então dominada pelo sucesso da mecânica newtoniana. Essas “pequenas nuvens” mencionadas por Kelvin ao final do século XIX eram: os resultados negativos de experimento de Michelson e Morley e as dificuldades em explicar a distribuição de energia na radiação de um corpo aquecido 28-Considere as seguintes afirmações referentes a radiação do corpo negro: I. Um corpo negro é um objeto idealizado capaz de absorver toda a luz que sob ele incida. II.Um corpo negro é um emissor ideal de radiaçao termica III.Um corpo negro recebe esse nome porque deve ter necessariamente feito de negro de fumo Está correto o que se afirma: apenas em I e II 29-Em seu artigo “Uma Teoria Quântica para o espalhamento de Raios X por elementos leves” Compton escreveu: “A presente teoria depende essencialmente da suposição de que cada elétron participa do processo espalhando um quantum completo. Isto envolve também a hipótese de que os quanta de radiação vem de direções diferentes e são espalhados em direções definidas. O apoio experimental da teoria indica de forma bastante convincente que um quantum de radiação carrega consigo tanto momento como energia”. Compton refere-se ao fóton como um quantum de energia associado a radiação eletromagnética. Neste contexto, é correto dizer que Compton: A. reforça a necessidade de que a radiação eletromagnética apresenta características tanto de onda quanto de partícula B. apresentou as bases para o desenvolvimento de detectores fotoelétricos, normalmente usados para respostas de detecção rápida C. apresenta uma explicação, contrária a proposta por Einstein, para o que posteriormente ficou conhecido como Efeito Compton D. apresenta argumentos favoráveis a teoria corpuscular da luz proposta por Newton ainda no século dezoito 30- Com relação a evolução dos modelos atômicos: I. Segundo Thomson (1897), toda e qualquer matéria é formada por partículas indivisíveis chamadas átomos II. Segundo Dalton (1808), átomos apresentavam-se como uma “pasta positiva” recheada por elétrons de carga negativa III. Segundo Rutherford(1911), átomos possuíam um núcleo positivo e em volta deles estariam localizados os elétrons IV.Segundo Bohr (1913), os elétrons se movem ao redor do núcleo em número limitado de orbitais bem definidos, chamadas estados estacionários Analise as proposições e marque a opção CORRETA: A. Apenas I e II B. Apenas II e III C. Apenas II e IV D. Apenas II e IV E. Apenas III e IV 31- Considere as seguintes afirmações sobre o modelo de Rutherford: I – Rutherford realizou experimentos enviando feixes de partículas alfa, positivamente carregadas, em lâminas de metal fina e observando o espalhamento destas partículas II – Muitas partículas eram defletidas em ângulos grandes, o que não era esperado com base no modelo de Bohr III – Rutherford presumiu que a carga positiva estava concentrada em uma região considerada pequena em comparação ao tamanho do átomo e denominou essa região de núcleo IV – Ele postulou que os elétrons orbitavam ao redor do núcleo similar a um sistema planetário, e que nestas órbitas os elétrons não emitem nenhuma radiação Estão corretas as afirmações: A. I e III B. II e III C. I e II D. III e IV E. I e IV Resp: A 32- Compare as propriedades de uma partícula com as de uma onda. Explique o porquê do aspecto ondulatório da luz ter sido comprovado experimentalmente bem antes que o aspecto corpuscular. Mas por que, exatamente, a luz era entendida como uma onda? A explicação para esta questão vinha da comparação da luz com outros meios, já que a luz exibia comportamento semelhante a estes meios que apresentavam características ondulatórias, como por exemplo, a água. No século XIX, o cientista francês L. Foucault, medindo a velocidade da luz em diferentes meios (ar/água), verificou que a velocidade da luz era maior no ar do que na água, contradizendo a teoria corpuscular que considerava que a velocidade da luz na água deveria ser maior que no ar (Newton não tinha condições, na época, de medir a velocidade da luz). Maxwell estabeleceu teoricamente que: “A luz é uma modalidade de energia radiante que se propaga através de ondas eletromagnéticas.” Hertz, 15 anos após a descoberta de Maxwell, comprovou experimentalmente ondulatória, usando um circuito oscilante. Características de uma onda: comprimento de onda (lambida) e freqüência (f). A velocidade da onda é dada pelo produto do comprimento de onda, pela freqüência, f, ou seja, este produto é constante para cada meio 33- Explique qual é a conexão entre a energia de ponto zero de uma partícula confinada em um poço infinito e o princípio de incerteza. Se a largura do poço infinito for diminuída, o que deve ocorrer com a incerteza da energia da partícula? Justifique sua resposta. A conexão entre a energia ponto zero de uma partícula confinada em um poço infinito e o princípio de incerteza é que nunca será um valor nulo, ou seja, sempre haverá probabilidade de se encontrar a partícula em um ponto de energia de ponto zero dado que pelo Princípio de Incerteza, já que, como a incerteza na posição é da ordem de ∆x = a, não é possível ter o valor do momento com incerteza nula, como seria o caso se a energia fosse 0. O que acontece ao se tentar diminuir sua largura? Ora, uma diminuição da largura do poço significa que está se tentando conseguir uma informação mais precisa a respeito da posição da partícula, ou seja, se está diminuindo a incerteza quanto à sua posição. Segundo o princípio da incerteza, o produto 𝛥𝑥 · ∆𝑝 deve possuir um valor mínimo diferente de zero, o que significa dizer que uma diminuição da incerteza associada à posição acarretará um aumento na incerteza acerca do momentum linear, aumentando a velocidade e, consequentemente, a energia da partícula. Se a largura do poço fosse diminuída a zero, a incerteza quanto à posição também seria zero, e a incerteza quanto ao momentum linear seria infinita, gerando uma energia infinita, o que não é possível, quântica ou classicamente. Por outro lado, se a largura do poço for aumentada, a velocidade da partícula irá diminuir, assim como a incerteza a ela associada, o que ocasionará um aumento na incerteza quanto à posiçãoda mesma. 34- Sobre o conceito de dualidade onda-partícula, considere as seguintes informações: I. A necessidade da hipótese do fóton, ou partícula localizada, para interpretar processos que envolvam a interação da radiação com a matéria é clara, mas ao mesmo tempo é necessária uma teoria ondulatória da radiação para explicar os fenômenos de interferência e difração II.A observação de um caráter ou outro (onda ou partícula) depende do experimento que se realiza III.Experimentos coletivos expressam características ondulatórias IV. A luz é ora onda, ora partícula Está correto o que se afirma: A. apenas em I, II e III B. apenas em II, III e IV C. apenas em I, III e IV D. apenas em I, II e IV 35- Um elétron está aprisionado em um poço infinito unidimensional, a energia do estado fundamental é E1= 15.0 V. O maior comprimento de onda (lambda) de um fóton que pode ser emitido por uma transição entre dois estados deste poço e a largura do poço (L) são: , onde n = 1, 2, 3 e h²/(8mL²) ²En = × n λ/2L = n O maior comprimento de onda (lambda) é quando temos a menor diferença (delta E) de energia que será entre n= 2 e n =1 f c/λ c/ΔEh = h ⇒ λ = h )E ²( h²/(8mL²)) ² (h²/(8mL²)Δ = 2 − 1 36- A radiação emitida pelas estrelas pode ser descrita de forma aproximada pela radiação do corpo negro. Uma forma de classificar as estrelas é pela sua cor. Assim, as estrelas são chamadas de estrelas azuis, brancas e vermelhas, por exemplo. As estrelas brancas são ajustadas de tal forma que o pico de sua emissão coincida com o valor de 550 nm, ou seja, o pico de emissão do Sol. Segundo essa classificação, podemos estimar a temperatura nas superfícies das estrelas azul, branca e vermelha vale aproximadamente : 10.000k , 5270k, 4000k 37-Considere as seguintes afirmações referentes à radiação do corpo negro: I. A expressão proposta por Releigh e Jeans concordava com os resultados experimentais quando hv << kT. (hf >> kT) II.A expressão empírica proposta por Wien para a radiação de corpo negro era consistente com a Lei de Deslocamento de Wien. III.A lei de deslocamento de Wien relaciona o máximo de emissão de um corpo negro à sua temperatura. Está correto o que se afirma II e III, não sei sobre a I 38-Em sua tese de doutoramento Louis de Broglie, que posteriormente ficou conhecido apenas por "de Broglie", sugeriu que assim como a luz possui propriedades de onda e de partícula, talvez a matéria, em particular elétrons, pudesse também apresentar essa característica. Quais experimentos contribuíram para a aceitação desse conceito? Explique como essas evidências experimentais culminaram com a introdução da Mecânica Quântica. Em 1924, o físico francês Louis De Broglie lançou a hipótese de que, se a luz apresenta natureza dual, uma partícula também apresentaria características ondulatórias. De Broglie procurou associar a natureza dual da luz com o comportamento do elétron e afirmou que “a todo elétron em movimento está associada uma onda característica”, postulado que princípio da dualidade ou princípio de De Broglie. Segundo os conceitos de De Broglie, o movimento de um elétron se apresenta associado a um dado comprimento de onda. Daí surge a questão: para que uma partícula possa ser dita como onda, qual seria o comprimento de onda estabelecido a ela? Como resposta a esta questão, o físico francês propôs a fórmula λ = h / P, onde λ representa o comprimento de onda de De Broglie, h representa a constante de Planck (tamanho de um quantum) e P se refere ao produto da massa pela velocidade da partícula. Essa proposta de De Broglie para a dualidade partícula-onda envolve não apenas os elétrons, mas toda a matéria, tais como prótons, nêutrons, átomos e moléculas. 39 - A chama de uma vela comum tem coralaranjada. Já a chama de um Bico de Bunsen, que você manipulou nos laboratórios da UFABC, tem uma cor azulada. Sobre as chamas da vela e do bico de Bunsen, apresenta uma maior temperatura: A. a chama do Bico de Bunsen; B. a chama da vela; f C. as duas chamas tem a mesma temperatura; D. não é possível responder a questão a partir dos dados fornecidos. Bico de Busen, a chama azul tem temperatura maior, cerca de 300ºC 40 - Considere as seguintes afirmações referentes a radiação do corpo negro: I. Tanto Rayleigh e Jeans quanto Planck consideraram que um corpo negro pode ser aproximado por um conjunto de osciladores II. A fórmula sugerida por Rayleigh e Jeans, usa o teorema de equipartição de energia para a energia dos osciladores na cavidade III. Planck postulou a descontinuidade na emissão e absorção da radiação, ou seja, a radiação seria composta por quantidades discretas, múltiplas de uma unidade de energia mínima. está correto o que se afirma I, II , III 41- Um fóton de comprimento de onda 1818nm poderia ser emitido por uma transição pertencente a série de Paschen? Se puder, quais seriam os níveis envolvidos na transição. Resposta: Não 42- Quais as condições para que a distribuição de densidade de probabilidade de um elétron em um átomo de hidrogênio seja simetricamente esférica? Explique a sua resposta considerando as solução da equação de Schrödinger e os números quânticos para o átomo de hidrogênio http://www.if.ufrgs.br/~marcia/MQ_aula5.pdfsistemas 43- Considere as seguintes afirmações sobre o modelo Atômico de Bohr https://www.infoescola.com/fisica/constante-de-planck/ I. os elétrons movem-se ao redor do núcleo em órbitas circulares; II. estas órbitas circulares correspondem à estados estacionários, nos quais não há emissão de radiação; III. todos os estados estacionários têm energias idênticas; IV. a emissão ou absorção de energia ocorre quando um elétron muda de um estado estacionário para outro. Está correto afirmar que: 44- O elétron na caixa é um dos sistemas mais simples na mecânica quântica , mas seus resultados podem ser surpreendentes. Por exemplo, podemos estimar com boa precisão a energia necessária para excitar um elétron pi do hexatrieno! Considere que o hexatrieno é um poço infinito de largura 867 pm, cujos elétrons pi podem ser representados pela função de onda: Sendo “a” a largura da caixa, “n” um inteiro (1,2,3,...), “E” a energia que depende de “n” e “A” a constante de normalização. Essa expressão é válida para 0<x< a e a função vale zero para qualquer outro valor de x. Sabendo que o hexatrieno possui seis elétrons pi e que no estado fundamental os elétrons ocupam os níveis mais baixos de energia (dois elétrons em cada nível de energia, segundo o princípio da exclusão de Pauli) e que A = (2/a)^(½). Qual será a energia necessária para excitar um elétron do nível de maior energia ocupado no estado fundamental para o nível de menor energia não ocupado em eV (use duas casas depois da vírgula)? Use h=6,626^-34Js, pi= 3,14, massa do el etron= 9,109^-31 g , e 1J= 6,242^18 eV. Hexatrieno: 7,5eV (3,50eV) Butadieno: 9,01eV 45. Uma formulação alternativa para o postulado de Planck pode ser escrita como: Qualquer ente físico cuja coordenada generalizada é uma função senoidal do tempo, isto é, executa oscilações harmônicas simples, pode possuir apenas energias totais que são múltiplos inteirosde um valor mínimo de energia. Ao observar o pêndulo oscilando A. A teoria de Planck fica claramente evidenciada, pois os incrementos de energia são detectados com equipamentos de alta sensibilidade; B. Não observamos os incrementos tal como propostos por Plank pois sistemas macroscópicos não estão sujeitos às leis da quantização; C. Parece-nos que o sistema possui um conjunto contínuo de energias, pois o incremento de energia é tão pequeno que não somos capazes de percebê-lo D. Não identificamos a quantização proposta por Planck pois estamos no limite de grandes frequências e grandes comprimentos de onda Resposta: C ? (confirmar) Sim 46 - (2 pontos) Considere um experimento de Dupla Fenda. Explique (havendo diferenças você deve indicar a razão) os resultados obtidos neste experimento quando sobre a fenda incidem elétrons se: a) a dimensão da fenda tem ordem de grandeza diferente do comprimento de onda dos elétrons Os efeitos de difração e interferência não são observados quando o comprimento de onda da luz é muito menor do que qualquer abertura. Nesse caso, vale a óptica geométrica. Como a constante de Planck é muito pequena, as relações de de Broglie implicam em comprimentos de onda muito pequenos para qualquer objeto macroscópico, mesmo que extremamente pequeno. Para elétrons de baixa energia, a situação é diferente. Para um elétron acelerado por uma tensão de 10 V, o comprimento da onda associada é de 3,9 Å. Apesar do valor obtido para o comprimento de onda ser pequeno, sua ordem de grandeza é a mesma do valor obtido para o espaçamento entre os planos de um cristal, ou seja, é possível verificar o comportamento ondulatório em elétrons! b) a dimensão da fenda tem ordem de grandeza similar ao comprimento de onda dos elétrons 47 - Enquanto está ao ar livre, numa noite, você se expõe aos seguintes quatro tipos de radiação eletromagnética: luz amarela de uma lâmpada de sódio da rua, ondas de rádio de uma estação de rádio AM, onda de rádio de uma estação de rádio FM e sinal de 4G de uma antena de um sistema de comunicação de telefonia móvel. Ao classificar estes quatro tipos de ondas eletromagnéticas em termos de energia de fótons, do maior para o menor, você obtém: rádio Am < rádio FM < 4G < luz amarela 48. Com relação ao modelo de Bohr, considere as seguintes afirmações: I - as cargas positivas contribuem mais para a massa do atomo do que as cargas negativas II - as cargas positivas estão localizadas num núcleo III -Os eletrons encontram-se em órbitas bem definidas IV - Em atomos excitados, os eletrons vibram em torno de suas posições de equilibrio Resposta: Só a IV é falsa 49 - Utilizando o modelo atômico de Bohr, a energia de ionização do Be3+, ou seja, o átomo de berílio com um único elétron, é: E= - m(4e²)²/ 8h²ℇvacuo E= - 216,52eV A. 272,0 eV B. 217,6 eV (correta) C. 13,6 eV D. 54,4 eV 50 - (2 pontos) A equação de Schrodinger consegue explicar o comportamento de átomos, como o caso do átomo de hidrogênio, mas não consegue descrever um número quântico importante. Descreva a inconsistência nesta equação e explique qual número quântico ela não consegue descrever. 51 - Sobre o modelo de Bohr, qual das afirmações a seguir é falsa: A. O modelo considera que o átomo de hidrogênio é formado por um núcleo que concentra toda a carga positiva e o elétron realizando uma órbita em torno deste núcleo. B. Os átomos irradiam quando um elétron sofre uma transição de um estado estacionário para outro segundo a equação hf = Ef - Ei. onde Ef e Ei, são as energias correspondente a cada estado estacionário. Verdadeira C. Os resultados de processos envolvendo grandes números quânticos são diferentes dos obtidos com a física clássica assim são necessárias correções quânticas para adequá-los a mecânica clássica.H D. Os resultados das linhas de emissão atômica determinadas pela fórmula de Rydberg-Ritz são reproduzidos pelo modelo de Bohr. E. O modelo considera que o núcleo (positivo) e o elétron (negativo) interagem por meio da força elétrica. 52 - A introdução da constante h por Planck, para interpretar o espectro de radiação de um corpo negro em função de sua frequência e temperatura, era de início uma hipótese provisória, segundo ele próprio, mas que acabou por tornar-se definitiva e dar origem a uma nova física. Entre as muitas razões para que o caráter provisório dessa constante se tornasse definitivo, foi a sua utilização como apoio teórico para a (ALGUEM SABE?) A. obtenção da expressão empírica da posição das linhas do espectro do hidrogênio (fórmula de Balmer) e a proposta do modelo atômico do “pudim de passas”, de Thomson. B. postulação da constância da velocidade da luz e a proposta relativística da deformação do espaço tempo. Marquei essa mas não tenho crtz C. obtenção da razão carga/massa do elétron e a proposta do modelo atômico de Rutherford. D. proposta do modelo atômico de Bohr e a dualidade onda-partícula de Broglie. E. descoberta da radioatividade artificial e a descoberta da equivalência massa-energia. 53 - Apesar do trabalho de Planck ser a única explicação adequada para o espectro de radiação de um corpo negro, reinava um grande ceticismo em relação à trabalho. Um dos fatores mais importantes para a aceitação da proposta de Planck foi: A. A introdução da Mecânica Quântica por Schrodinger, Heisenberg e Bohr, dentre outros. B. As fórmulas empíricas espectrais que explicavam a radiação emitida pelos elementos. C. A generalização da quantização feita por Einstein para explicar o efeito fotoelétrico. D. A descoberta da carga elementar e o conceito de spin do átomo proposto por Pauli. 54- O termo Catástrofe do Ultravioleta foi atribuído por Ehrenfest em seu trabalho Welche Züge der Lichtquantenhypothese spielen in der Theorie der Wärmestrahlung eine wesentliche Rolle, Annalen der Physik 341, 91 (1911), à seguinte observação: A. A falha cometida por Rayleigh na chamada Lei de Radiação Clássica (ou de Rayleigh-Jeans), detectada por James Jeans em On the partition of energy between matter and aether, Philosophical Magazine 10, 91 (1905), como admitido pelo próprio Rayleigh em Nature 72, 243 (1905); B. Nenhuma das alternativas anteriores. C. A falha na teoria dos raios calóricos descobertos por Herschel, que apesar de serem refletidos, refratados, absorvidos e transmitidos da mesma forma que a luz visível não podiam explicar corretamente a divergência na densidade de energia total quando aplicados ao Corpo Negro; D. Ao fato de que a Lei de Deslocamento de Wien, introduzida em Eine neue Beziehung der Strahlung schwarzer Körper zum zweiten Hauptsatz der Wärmetheorie, Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin I, 55 (1893), só ser consistente com os resultados experimentais para a Radiação do Corpo Negro na região de baixas frequências; E. Apesar de a proposição Clássica de Rayleigh-Jeans descrever adequadamente os resultados experimentais para a Radiação do Corpo Negro na região de baixas frequências (ou grandes comprimentos de onda), além de satisfazer a Lei de Deslocamento de Wien, ela falha no limite de grandes frequências e conduz a uma divergência na densidade de energia total;- não tenho ctz 55- Para explicar o efeito fotoelétrico, Einstein apresentou um conjunto de argumentos que sustentavam como a hipótese do fóton explicaria as falhas no modelo clássico. Neste contexto, considere as seguintes afirmações: I. Dobrar a intensidade da luz meramente dobra o número de fótons, duplicando a corrente elétrica sem alterar a energia de cada fóton; II. A existência de um tempo de retardo é eliminada pela hipótese do fóton, pois a energia necessária é fornecida em pacotes concentrada; III. A existência de um limiar de frequências é imediatamente satisfeita pela Equação de Einstein, de forma que um fóton tem exatamente a energia necessária para ejetar os fotoelétrons. Está correto o que se afirma em : Apenas em I, II e III 56- Ao longo da história diversas explicações para do que todas as coisas são feitas foram propostas. Sobre os diversos modelos propostos, podemos afirmar que: A. O modelo de Bohr conseguiu descrever corretamente a emissão de átomos utilizando apenas conceitos clássicos. Esse feito diminuiu a aceitação da proposta de Planck sobre a quantização da energia. B. O modelo proposto por Rutherford descrevia o átomo como um núcleo muito pequeno carregado positivamente e partículas negativas ao redor dele. Entretanto, tal modelo não é estável segundo a física clássica; C. O modelo de Moseley descrevia o átomo como dois pequenos núcleos. Um contendo toda a carga positiva e outro contendo toda carga negativa que orbitam o centro de massa entre os dois. Tal sistema explicava corretamente os espectros de raio X obtidos experimentalmente; D. O modelo de Thomson negava a existência de átomos e propunha que a matéria era formada por uma espécie de fluido contínuo que poderia ser dividido infinitamente; 57- Os experimentos em torno da emissão e absorção de radiação por átomos foram muito importantes na formulação dos modelos atômicos, pois: A. A existência de espectros demonstrava diretamente a necessidade de toda a carga positiva do átomo estar concentrado em um pequena região do espaço B. Por meio do espectro de átomos de hidrogênio se conseguiu medir a massa do elétron. C. A existência de espectros atômicos e moleculares mostrou que moléculas são compostas por átomos. Dúvida que por anos perdurou no meio acadêmico. D. A capacidade de reproduzir o espectro experimental do hidrogênio de forma precisa foi um dos grandes triunfos do modelo de Bohr. O que levou a grande aceitação desse modelo no meio científico. 58- (1) Qual a relação entre a dualidade onda-partícula para o elétron e o princípio da incerteza? Explique definindo o que são esses conceitos. Dualidade onda-partícula (L.de Broglie): lambda = h/p Principio de incerteza (Heisenberg): xΔp /4π Δ ≥ h A constante de planck relaciona as duas coi sas FAZENDO AGORA (59 e 60), AJUDEM, POR FAVOR 59- Em um experimento de efeito foto-elétrico, observamos que: I – Quando temos uma fotocorrente, esta aumenta conforme a intensidade da luz incidente na superfície aumenta, podendo alcançar a saturação para intensidades altas; Verdadeira II – A energia cinética máxima dos elétrons emitidos é proporcional a frequência da luz incidente na superfície metálica; Verdadeira III – Quando temos uma foto-corrente, o número dos elétrons emitidos depende da frequência da luz incidente na superfície; Falsa IV – Existe um intervalo de tempo inversamente proporcional a intensidade da luz para que ocorra a emissão do elétrons da superfície. Falsa São verdadeiras as afirmações: I,II Opção 2: Em um experimento de efeito fotoelétrico, observamos que: I – Quando temos uma fotocorrente, esta aumenta conforme a intensidade da luz incidente na superfície aumenta, podendo alcançar a saturação para intensidades altas; Verdadeira II – A energia cinética máxima dos elétrons emitidos é proporcional a frequência da luz incidente na superfície metálica; Verdadeira III – O número dos elétrons emitidos é inversamente proporcional ao comprimento de onda da luz incidente na superfície; Verdadeira IV – Existe um intervalo de tempo inversamente proporcional a intensidade da luz para que ocorra a emissão do elétrons da superfície. Falsa Se assinalarmos V para afirmações verdadeiras e F para as falsas, para as afirmações de I a IV, temos: 60- A radiação emitida por átomos foi fundamental para o desenvolvimento dos modelos. Entretanto, não foi o único fator que interferiu na criação de tais modelos. Quanto à capacidade dos modelos descreverem emissão e absorção atômica, julgue as seguintes afirmações: I O modelo de Thomson atribui a emissão à vibração dos elétrons no átomo. Mas, por essa explicação, cada átomo emitiria apenas um comprimento de onda; II O modelo de Rutherford foi motivado por novos experimentos de emissão atômica, realizados por Moseley. Assim, possui uma descrição acurada de como a emissão ocorre; III O modelo de Bohr, graças aos seus postulados não clássicos, conseguiu com extremo sucesso prever o espectro de todos os átomo conhecidos, com excessão dos elementos a partir do césio. Pois esses sofrem grandes efeitos relativísticos. As afirmação corretas são: 61-https://www.youtube.com/watch?v=no_NTtOSr_kV8 Ele quer que vc relacione o tunelamento quântico com a questão da dualidade onda-particula. Tunelamento quântico (ou efeito túnel) é um fenômeno da mecânica quântica no qual partículas podem transpor um estado de energia classicamente proibido. Isto é, uma partícula pode escapar de regiões cercadas por barreiras potenciais mesmo se sua energia cinética for menor que a energia potencial da barreira. Dualidade onda-partícula (L.de Broglie): lambda = h/p Não poderíamos determinar com a mecânica clássica, apenas com o Princípio de incerteza (Heisenberg): que podemos determinar que mesmo com energia xΔp /4π Δ ≥ h nula, há densidade de probabilidde da partícula da partícula ter transposto um estado de energia classicamente proibido. 63 - Sistemas solares binários são aqueles formados por duas estrelas que orbitam o centro de massa entre elas. Um exemplo desses sistemas é o OGLE. Uma de suas estrelas possui seu máximo de emissão em 557 nm. A potência irradiada por unidade de área dessa estrela é quantas vezes a potência irradiada por unidade de área do Sol? Considere que a temperatura da superfície do sol é de 5800 K e que as estrela são corpos negros esféricos. https://www.youtube.com/watch?v=_NTtOSr_kV8 https://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nica_qu%C3%A2ntica https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_cin%C3%A9tica https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_potencial https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia 0,646 (Como q calcula essa pf? ) 64- Para o modelo atômico de Bohr: imagine que você tenha quatro átomos de hidrogênio excitados a diferentes níveis. Qual dos fótons abaixo seria emitido pelo átomo de hidrogênio que tinha o elétron excitado na órbita mais externa? Considere que nos quatro átomos, todos os elétrons retornaram para o nível fundamental. h é a constante de Planck e c é a velocidade da luz. A. Fóton de frequência = (12,1/h) eV B. Fóton de frequência = (12,8/h) eV C. Fóton com comprimentode onda = (12,1/hc) eV D. Fóton com comprimento de onda = (10,2/hc) eV 65 - Os resultados experimentais obtidos por Geiger e Marsden foram fundamentais para o desenvolvimento dos modelos atômicos. Sobre esses experimentos é correto afirmar: A. os experimentos demonstraram que a instabilidade do modelo atômico proposto por Rutherford. B. os experimentos sugeriam um núcleo positivo concentrando a maior parte da massa atômica. (A partir do Tipler) C. os resultados experimentais apontavam para a impossibilidade de um modelo atômico orbital. D. os resultados experimentais eram incompatíveis com os espectros atômicos conhecidos. 66 - Uma formulação para as conclusões de Planck sobre a radiação do Corpo Negro pode ser escrita como: Qualquer ente físico cuja coordenada generalizada é uma função senoidal do tempo (isto é, executa oscilações harmônicas simples) pode possuir apenas energias totais ε que satisfaçam à relação ε = h ν, onde ν é sua frequência e h uma constante Universal. Sobre os postulados de Planck é correto afirmar: A. os postulados de Planck são inconclusivos, pois a energia de um sistema depende da escolha do referencial. B. as conclusões de Planck foram apenas um ato de desespero, um truque matemático sem maiores consequências físicas; C. não existe diferença entre sistemas clássicos e sistemas quânticos, em ambos os casos as energias totais serão equivalentes; D. essas conclusões não podem ser verificadas para sistemas com os quais interagimos cotidianamente, logo não se pode provar sua validade; E. quanticamente um ente executando oscilações harmônicas simples pode ter apenas energias totais discretas; (CONFIRMADA) 67 - É possível que o comprimento de onda de De Broglie de uma partícula seja maior que as dimensões da partícula em si? Pode ser menor também? Existe alguma conexão direta? Explique e justifique a sua resposta. A relação de de Broglie afirma que o comprimento de onda (λ) de um corpo é dado pela razão da constante de Planck (h = 6,62.10-34 J.s) pela quantidade de movimento (p) desse corpo: lambda = h/p Na equação acima, p também é conhecido como momento linear e pode ser calculado pelo produto da massa m (em kg) do corpo pela velocidade v (em m/s), dessa forma, a relação de de Broglie pode ser escrita como: lambda = h/m.v Dessa forma, é possível perceber que o comprimento de onda relacionado a uma partícula é inversamente proporcional à massa e velocidade, ou seja, quanto maiores forem essas grandezas, menores serão os seus comprimentos de onda. (VERIFICAR SE É ISSO) 68 - Considere as seguintes afirmações sobre o efeito fotoelétrico: I. fornece uma prova independente da fornecida pela radiação do corpo negro da exatidão da hipótese fundamental da teoria quântica; II. permite concluir que o conceito físico básico que está por trás do trabalho de Planck corresponde à realidade; III. a hipótese do fóton de Einstein não era plenamente aceita pela comunidade científica; IV. os resultados experimentais disponíveis eram inconsistentes com a expressão conhecida como Equação de Einstein. Está correto o que se afirma A. apenas em I e IV B. apenas em I, II e IV. C. apenas em I, II e III. 69- Contribuiu decisivamente para que Plank elaborasse sua proposta para explicar a radiação emitida por um corpo negro: A lei de radiação proposta por Rayleigh e Jeans que era adequada para baixas frequências, mas falhava para altas frequências (catástrofe do ultra-violeta). (errada) B. A proposta de um sistema de unidades naturais, baseado na velocidade da luz, na constante de gravitação universal, e nas constantes de Planck e Boltzman++n. C. O princípio enunciado por Kirchhoff segundo o qual a intensidade de radiação de um corpo negro depende apenas do comprimento de onda da radiação e da temperatura do corpo irradiante. D. A lei de deslocamento de Wien, que relaciona o máximo da frequência de radiação emitida à temperatura do corpo radiante. 70- Um estudante realizou um experimento de efeito foto-elétrico: primeiramente, utilizou luz com comprimento de onda de 450 nm para atingir uma superfície metálica, produzindo um fotocorrente de saturação de alguns miliamperes, depois ele ajustou a intensidade da luz para o dobro do valor anterior. O estudante fez um gráfico de fotocorrente versus potencial de frenagem para os dois casos. Em relação ao observado nos gráficos feitos, o aluno escreveu em seu caderno de laboratório: A. Ao dobrar a intensidade da luz, a fotocorrente de saturação diminuiu, mas o valor da tensão do potencial de corte permaneceu o mesmo. B. Ao dobrar a intensidade da luz, a fotocorrente de saturação aumentou, mas o valor da tensão do potencial de corte diminuiu. C. Ao dobrar a intensidade da luz, a fotocorrente de saturação aumentou, mas o valor da tensão do potencial de corte permaneceu o mesmo. (ACHO que é essa) (também encontrei a mesma coisa) https://sisenor.com.br/voucheropenbar/?utm_source=faceinsta&utm_medium=cpc&utm_campaign=posti mpulsionado&fbclid=IwAR0AfMlIURCtbkI00lbWikV_MuGHhWCr8vT781gO_fbqYVrf-flKOUbyo1I D. Ao dobrar a intensidade da luz, a fotocorrente de saturação permaneceu a mesma, mas o valor da tensão do potencial de corte aumentou. E. Ao dobrar a intensidade da luz, a fotocorrente de saturação aumentou e o valor da tensão do potencial de corte aumentou também 71.Um fóton de comprimento de onda 2166 nm poderia ser emitido por uma transição pertencente a série de Brackett? Se puder, quais seriam os níveis envolvidos na transição. A. Sim, os níveis são 4 e 8 B. Sim, os níveis são 3 e 7 C. Sim, os níveis são 3 e 8 D. Sim, os níveis são 4 e 7. Usar esse quadro em azul para qualquer série, só trocar valores de N e ver qual bate com o comprimento de onda. 72) Quatro pedaços idênticos de cobre foram pintados com tintas diferentes de tinta e deixados ao sol foram aquecidos até a mesma temperatura. Em seguida foram deixados em um ambiente para esfriarem. Qual das seguintes pinturas proporcionará um resfriamento mais rápido? R: preto 73) O que é considerado “estado estacionário” nos modelos atômicos de Bohr e de Schrödinger? Descreva como se dão as transições eletrônicas em um átomo segundo cada um deles, apresente suas semelhanças e diferenças. Inclusive, explique o que significa "número quântico". Para Bohr, estados estacionários são órbitas estáveis nas quais os elétrons podem permanecer sem irradiar. Para isso, as órbitas são definidas em posições cujo momento angular é igual a múltiplos de h/2*pi e a transição só ocorre quando um elétron recebe ou p seeerde a energia total que difere o seu estado atual pro novo estado. Para Schrödinger seria a probabilidade de encontrar uma partícula em determinada posição ou o valor médio de posição de uma partícula. Semelhanças: a estrutura geral do átomo se manteve (prótons, nêutrons, elétrons e suas respectivas regiões. Diferenças: no modelo de Schrödinger, já é introduzido o princípio da incerteza, onde não se discute mais a posição exata dos elétrons. Número atômico seria para Schrödinger a descrição de determinado elétron, sendo dividido entre número atômico principal, secundário, magnético e spin. (BEM GENÉRICO E PRECISA DE CONFIRMAÇÃO). 74) Considere as afirmações sobre a natureza dual da radiação eletromagnética: I. a luz é ora onda ora partícula; II. a hipótese do fóton é necessária para interpretar processos que envolvem a interação da radiação coma matéria, mas ao mesmo tempo também é necessária uma teoria ondulatória da radiação para explicar os fenômenos de interferência e difração; III. os comportamentos de onda e partícula são complementares; IV. o comportamento da radiação eletromagnética como partícula ou como onda está intrinsecamente relacionado com o experimento que será realizado. Estão corretas: A. I e II B. I, III e IV C. I, II e III D. II, III e IV E. II e III 75) Ao resumir as características de cada um dos sucessivos modelos do átomo de hidrogênio, um estudante elaborou o seguinte resumo: - Modelo Atômico: Dalton ► Características: Átomos maciços e indivisíveis. - Modelo Atômico: Thomson ► Características: elétron, de carga negativa, incrustado em uma esfera de carga positiva. A carga positiva está distribuída, homogeneamente, por toda a esfera. - Modelo Atômico: Rutherford ► Características: elétron, de carga negativa, em órbita em torno de um núcleo central, de carga positiva. Não há restrição quanto aos valores dos raios das órbitas e das energias do elétron. - Modelo Atômico: Bohr ► Características: elétron, de carga negativa, em órbita em torno de um núcleo central, de carga positiva. Os elétrons ocupam apenas estados estacionários, ou seja órbitas com raios e energias características. Fótons são emitidos ou absorvidos quando um elétron passa de um estado estacionário para outro. (ERRADA) O número de erros cometidos pelo estudante é: Só a ultima está errada A. 3 B. 4 C. 1 D. 0 E. 2 76) O número máximo pode Um elétron está confinado em um poço de potencial finito com largura de 2.0 nm e altura (do potencial) de 4.0 eV. Qual é o número máximo de estados ligados deste poço? A. n = 13 B. n = 26 C. n = 3 D. n = 6 E. n = 20 77) (5) Um de seus primos acaba de entrar em uma universidade e está com grande dificuldade na matéria de química geral e lhe pede auxílio: "Eu não consigo entender o que são aquelas 'bexigas' coloridas que os professores chamam de orbital, você pode me explicar?". Como uma ótima pessoa que você é, explique para seu primo, utilizando os conhecimentos adquiridos na matéria de "Física Quântica Semi-presencial", como os orbitais moleculares são obtidos, como podemos interpretá-los e o significado dos números quânticos (qualitativamente, seu primo não entenderia as contas). 78)Um fóton e um elétron têm o mesmo valor de comprimento de onda. O que você pode dizer em relação aos seus momentos lineares? O que seria esperado se estas partículas fossem utilizadas em um experimento de fenda dupla? Quais as condições para observar o aspecto corpuscular ou ondulatório do fóton e do elétron? 78 - Em sua tese de doutoramento Louis de Broglie, que posteriormente ficou conhecido apenas por "de Broglie", sugeriu que assim como a luz possui propriedades de onda e de partícula, talvez a matéria, em particular elétrons, pudesse também apresentar essa característica. Explique como tais propriedades são importantes para explicar os resultados dos experimentos. Dê exemplos. 79- Calcule a energia por fóton e o número de fótons emitidos por segundo por uma fonte de rádio de 1,5 kW (λ = 5 cm). A. 4,002 x 10-24 J e 3,75 x 1026 fótons/segundo B. 8,934 x 10-24 J e 2,54 x 1028 fótons/segundo C. 8,934 x 10-24 J e 3,75 x 1026 fótons/segundo D. 4,002 x 10-24 J e 2,54 x 1028 fótons/segundo 80) No experimento de Compton, ao incidir uma onda eletromagnética com determinado comprimento de onda em um alvo de grafite, a análise da onda espalhada pelo alvo dois comprimentos de onda distintos: o primeiro igual ao da onda incidente e um segundo maior do que o original. A explicação dada por Compton para esse efeito foi: A. O espalhamento experimentado pelos fótons é do tipo perfeitamente elástico. B. O aumento do comprimento de onda está relacionado a um ganho de energia que o fóton tem ao interagir com o material. C. A onda eletromagnética é constituída por fótons que perdem parte de sua energia ao serem espalhados pelos elétrons. D. Havia um curto circuito nos detectores que causavam um medida incorreta do comprimento de onda espalhado. E. No espalhamento Compton o aumento do comprimento de onda é resultado da interação entre a luz e os prótons no núcleo do material. 81- Considere um feixe de átomos de hidrogênio e um de átomos de lítio, ambos com mesma energia cinética Ek média que incidirem em uma barreira estreita (de largura L) de energia potencial U bem maior que Ek. Eles terão o mesmo coeficiente de tunelamento de atravessar a barreira? Se não tiverem, diga qual deve ser maior e explique o porquê disso. 81) O elétron na caixa é um dos sistemas mais simples na mecânica quântica, mas seus resultados podem ser surpreendentes. Por exemplo, podemos estimar com boa precisão a energia necessária para excitar um elétron pi do hexatrieno! Considere que o hexatrieno é um poço infinito de largura 867 pm, cujos elétrons pi podem ser representados pela função de onda: sendo "a" a largura da caixa, "n" um inteiro (1,2,3,...), "E" a energia que depende de "n" e "A" a constante de normalização. Essa expressão é válida para 0 < x < a e a função vale zero para qualquer outro valor de x. Sabendo que o hexatrieno possui seis elétrons pi e que no estado fundamental os elétrons ocupam os níveis mais baixos de energia (dois elétrons em cada nível de energia, segundo o princípio da exclusão de Pauli) e que A=(2/a)^(1/2). Qual será a probabilidade de se encontrar um dos elétrons do nível de maior energia ocupado do estado fundamental próximo aos carbonos centrais, ou seja, entre a/4 e 3a/4 (use duas casas decimais)? Use h=6,626E-34 Js, pi=3,142, massa do elétron=9,109E-31 g e 1 J=6,242E18 eV. A. 0,82 B. 0,18 C. 0,41 D. 0,50 E. 0,70 (82) Descreva o princípio da exclusão de Pauli e o conceito de spin no contexto do curso de Física Quântica (dica: não adianta dar a resposta que você aprendeu no Ensino Médio) Para explicar a estrutura fina e, ao mesmo tempo, conciliar a tabela periódica com o princípio da exclusão, Pauli sugeriu que além dos números quânticos n e m, o elétron possuia um quarto número quântico, que podia assumir apenas dois valores. Alunos de doutorado propuseram que o quarto número quântico era a componente z de um momento angular intrínseco do elétron que chamaram de spin. Como este momento angular intrínseco é descrito por um número quântico s semelhante ao número quântico l usado para descrever o momento angular orbital, esperamos que existam 2s+1 valores possíveis para a componente z de S, assim como existem 2l+1valores possíveis para a componente z de L. Para que m, tenha apenas dois valores, como foi sugerido por Pauli, é preciso que s seja igual a 1/2, caso em que ms pode ter valores +1/2 e -1/2. 83- Os experimentos em torno da emissão e absorção de radiação por átomos foram muito importantes na formulação dos modelos atômicos, pois: A. Por meio do espectro de átomos de hidrogênio se conseguiu medir a massa do elétron. B. A existência de espectros atômicos e moleculares mostrou que moléculas são compostas por átomos. Dúvida que por anos perdurou no meio acadêmico. C. A existência de espectros demonstrava diretamente a necessidade de toda a carga positiva doátomo estar concentrado em um pequena região do espaço. D. A capacidade de reproduzir o espectro experimental do hidrogênio de forma precisa foi um dos grandes triunfos do modelo de Bohr. O que levou a grande aceitação desse modelo no meio científico. 84) Considere as seguintes afirmações sobre as limitações do Modelo de Bohr para o átomo: I. Quantitativamente, o modelo não era capaz de descrever o espectro de átomos não hidrogenóides; II. O modelo não era capaz de explicar o efeito Zeeman, ou seja, a separação das linhas espectrais sob ação de um campo magnético; III. A existência de estados estacionários, ou seja, órbitas não irradiantes, não tinha qualquer justificativa matemática; IV. O modelo previa que todos os estados estacionários tinham o mesmo valor de energia. Está correto o que se afirma A. apenas em I, III e IV. B. apenas em II, III e IV. C. apenas em I, II e III. D. apenas em I, II e IV. 85) Com relação ao modelo de Thomson, considere as seguintes afirmações: (I) As cargas positivas contribuem mais para a massa do átomo do que as cargas negativas (II) As cargas positivas estão localizadas num núcleo (III) Os elétrons encontram-se em órbitas bem definidas (IV) Em átomos excitados, os elétrons vibram em torno de suas posições de equilíbrio. São verdadeiras as seguintes afirmações A. II e IV B. II e III C. I e III D. I e IV 86) Sobre a distribuição de energia irradiada por um corpo negro: I – A energia total emitida pelo corpo aumenta com a temperatura deste; II – O pico de distribuição de comprimento de ondas desloca-se para comprimento de ondas mais longos quando a temperatura aumenta. III – O número de picos da distribuição varia com a temperatura; IV – a lei descoberta experimentalmente que descreve o deslocamento do pico da distribuição de comprimento de onda com a temperatura é conhecida como lei de Wien. São verdadeiras: A. Apenas I e III B. apenas I e IV C. Nenhuma das afirmações D. Apenas II e IV E. Todas as afirmações 87) Um estudante realizou um experimento de efeito foto-elétrico: primeiramente, utilizou luz com comprimento de onda de 450 nm para atingir uma superfície metálica, produzindo um fotocorrente de saturação de alguns miliamperes, depois ele ajustou o comprimento para 400 nm, mantendo sempre a mesma intensidade da luz que incidia na placa metálica. O estudante também fez um gráfico de fotocorrente versus potencial de frenagem para os dois casos. Em relação ao observado nos gráficos feitos, o aluno escreveu em seu caderno de laboratório: A)Ao mudar do comprimento de onda de 450 nm para 400 nm, a fotocorrente de saturação aumentou, mas o valor da tensão do potencial de corte permaneceu o mesmo. B)Ao mudar do comprimento de onda de 450 nm para 400 nm, a fotocorrente de saturação permaneceu a mesma, mas o valor da tensão do potencial de corte diminuiu. C)Ao mudar do comprimento de onda de 450 nm para 400 nm, a fotocorrente de saturação diminuiu, mas o valor da tensão do potencial de corte permaneceu o mesmo. D)Ao mudar do comprimento de onda de 450 nm para 400 nm, a fotocorrente de saturação permaneceu a mesma, mas o valor da tensão do potencial de corte aumentou. E) Ao mudar do comprimento de onda de 450 nm para 400 nm, a fotocorrente de saturação aumentou e o valor da tensão do potencial de corte também aumentou. 88) Segundo a teoria física da radiação térmica, o corpo negro é: A. Um sistema ideal que absorve toda a radiação incidente sobre ele. B. Um sistema real que absorve toda a radiação incidente sobre ele C. Um sistema ideal que absorve apenas a radiação de comprimento de ondas maiores que o comprimento de onda de corte do material. D. Um sistema real que absorve apenas a radiação de comprimento de onda menores que o comprimento de onda de corte do material E. Um sistema ideal em que o campo gravitacional é tão intenso que nenhuma partícula ou radiação eletromagnética pode escapar dele 89)O “tamanho” (raio médio) dos átomos varia por apenas por, mais ou menos, um fator 3 do menor átomo para o maior, enquanto que o número de elétrons varia de 1 para 100. Qual é a explicação para isto? Considere o modelo atômico de Schrodinger, orbitais e propriedades dos elétrons para justificar a sua resposta. Resposta: Pode-se observar que o raio não aumenta de forma proporcional ao número de elétrons, pois os elétrons se acumulam nos orbitais segundo o princípio de Pauli e as determinações espaciais só dependem desses orbitais. Segundo esse princípio, vários elétrons podem estar dentro de um mesmo orbital, assim, aumentar o número de elétrons irá povoar esses orbitais até que eles sejam preenchidos e isso não necessariamente aumenta o tamanho do átomo. 90) Uma explosão termonuclear pode atingir cerca de 107 K. Considere que a radiação emitida possa ser aproximada por um corpo negro. Nessas condições, podemos dizer que o comprimento de onda do máximo de radiação emitida pela explosão encontra-se, respectivamente, na região com comprimento de onda A. região do visível e comprimento de onda 540 nm; B. região do infravermelho e comprimento de onda 5800 nm; C. região dos raios gama e comprimento de onda 0,289 nm; D. região do ultravioleta e comprimento de onda 290 nm. 91) A função de onda de uma partícula confinada em um poço unidimensional infinito é nula em alguns pontos da caixa (exceto pelo estado n =1). Isto significa que a probabilidade de encontrar a partícula nestes pontos é nula? Isso significa que a partícula não pode passar por estes pontos? Explique e justifique as suas respostas. 92) Abaixo apresentamos alguns dos principais postulados de Dalton (1766-1844) para seu modelo atômico: I - Toda matéria é composta por minúsculas partículas chamadas átomos; II - Os átomos de um determinado elemento nem sempre são idênticos em massa, mas sempre apresentam as mesmas propriedades químicas; III- Átomos podem ser criados pela recombinação de outros átomos de espécies diferentes; IV - Os compostos são formados pela combinação de átomos de elementos diferentes em proporções fixas”. São verdadeiras para este modelo as afirmações: A. II e III B. I e IV C. III e IV D. II e III E. I e II 93) elétron na caixa é um dos sistemas mais simples na mecânica quântica, mas seus resultados podem ser surpreendentes. Por exemplo, podemos estimar com boa precisão a energia necessária para excitar um elétron pi do butadieno! Considere que o butadieno é um poço infinito de largura 578 pm, cujos elétrons pi podem ser representados pela função de onda: sendo "a" a largura da caixa, "n" um inteiro (1,2,3,...), "E" a energia que depende de "n" e "A" a constante de normalização. Essa expressão é válida para 0 < x < a e a função vale zero para qualquer outro valor de x. Sabendo que o butadieno possui quatro elétrons pi e que no estado fundamental os elétrons ocupam os níveis mais baixos de energia (dois elétrons em cada nível de energia, segundo o princípio da exclusão de Pauli) e que A=(2/a)^(1/2). Qual será o valor esperado do operador x , ou seja, <x>, para um dos elétrons no nível ocupado de mais alta energia do estado fundametal em pm? Use h=6,626E-34 Js, pi=3,142, massa do elétron=9,109E-31 g e 1 J=6,242E18 eV. A. 289 pm B. 144 pmC. 433 nm D. 0 pm E. 578 pm 94) Sobre as afirmações abaixo: I - Objetos apenas acima de uma certa temperatura emitem energia denominada radiação térmica. II – As características da radiação térmica dependem da temperatura e das propriedades da superfície do objeto. III – Em temperaturas suficientemente altas, um objeto pode ficar incandescente. IV – Um estudo detalhado da radiação térmica mostra que ela é constituída de uma distribuição discreta de comprimentos de onda. São verdadeiras as afirmações: A. III e IV B. I e IV C. I e II D. II e IV E. II e III (Gabarito) 95) Em 1913, Niels Bohr propôs um modelo para o átomo de hidrogênio que era consistente com o modelo de Rutherford e explicava o espectro do átomo daquele elemento. A teoria de Bohr já não é a última palavra para a compreensão da estrutura do átomo, mas permanece como o marco do advento da teoria atômico-quântica. Em relação aos postulados e aplicações dessa teoria, podemos afirmar que: 00. o elétron movimenta-se ao redor do núcleo em órbitas circulares chamadas estados estacionários. 01. somente um número limitado de estados estacionários com determinadas energias é permitido. 02. ocorre necessariamente apenas a emissão de luz quando o elétron passa de um estado estacionário para outro. 03. a teoria de Bohr explica com precisão, exclusivamente, o espectro do átomo de hidrogênio. 04. a teoria de Bohr pode ser aplicada com sucesso na interpretação do espectro de íons como He+ e Li2+ , que contêm um único elétron. As afirmações acima podem ser classificadas como verdadeiras, V, ou falsas, F, na seguinte sequência: A. FVFFV B. VVFFV (Gabarito) C. VVVFV D. VFFFV E. VVFVV 96) Explique o resultado do experimento de difração de elétrons. Em que medida ele se aproxima do experimento da difração da luz? Como ajudou no desenvolvimento da mecânica quântica? Os elétrons (massa m e carga e) são emitidos de um cátodo incandescente e acelerados por intermédio da aplicação de um potencial V, de onde é possível determinar sua velocidade v a partir do princípio de conservação de energia. O tubo utilizado é evacuado e os elétrons saem do filamento pelo efeito termoiônico quando este é submetido a uma corrente da ordem de 300 mA. O cátodo e o ânodo estão a uma ddp da ordem de kV, que acelera os elétrons até o alvo composto por cristal de grafite. Esses elétrons então sofrem difração e produzem um padrão luminoso num anteparo de sulfato de zinco (ZnS). O padrão luminoso é formado por anéis circulares, já que o feixe de elétrons que incide sobre o cristal (grafite) é circular. Visualizam-se nesse caso dois anéis circulares simultaneamente, e cada anel é produzido pela refração dos elétrons em cada um dos planos de Bragg. Existe uma separação d distinta, os dois anéis vistos são produzidos pelos planos com maior separação já que os demais, por terem separação menor espalham os elétrons que não chegam a atingir o anteparo. O caráter corpuscular do elétron é confirmado nesse experimento de difração de elétrons e posteriormente também em experimentos realizados com nêutrons e átomos leves. 97) Um elétron está aprisionado em um poço infinito unidimensional, a energia do estado fundamental é E1 = 21.0 V. O maior comprimento de onda (lambda) de um fóton que pode ser emitido por uma transição entre dois estados deste poço e a largura do poço (L) são: A. lambda = 20 nm e L = 134 pm B. lambda = 20 nm e L = 200 pm C. lambda = 59 nm e L = 134 pm D. lambda = 15 nm e L = 116 pm E. lambda = 59 nm e L = 200 pm 98) Considere a seguinte afirmação: Qualquer ente físico cuja coordenada generalizada é uma função senoidal do tempo, isto é, executa oscilações harmônicas simples, pode assumir energias totais E = nhf, onde n é um inteiro, h uma constante universal e f a frequência de oscilação. Esta afirmação decorre diretamente: A. do postulado de Planck segundo o qual os osciladores não podem ter um valor de energia qualquer, mas apenas múltiplos inteiros de um valor elementar; B. do Princípio de Incerteza proposto por Heisenberg em 1927 (Zeitschrift für Physik 43, 172 (1927)); C. da proposição de Schrödinger de uma equação equivalente à equação de onda clássica para descrever as propriedades de ondas associadas à matéria; 99) Sobre o ponto de vista clássico da radiação térmica: I – Radiação térmica origina-se a partir de partículas carregas aceleradas perto da superfície do objeto; II – As cargas agitadas termicamente apresentam uma distribuição de acelerações, o que explica o espectro contínuo; III – No final do século XIX, tornou-se evidente que a explicação clássica da radiação era inadequada para explicar a radiação de corpo negro. São verdadeiras as afirmações: A. Todas elas B. II e III C. I e II D. I e III 100) Utilizando o modelo atômico de Bohr, a energia de ionização do He+, ou seja, o átomo de hélio com um único elétron, é: A. 27,2 eV B. 108,8 eV C. 13,6 eV D. 54,4 eV 101) Considere a parte espacial da função de onda para um elétron dada por: para x entre 0 e "a" e para qualquer outro valor de x a função vale zero. Onde "A" é a constante de normalização e "a" uma constante. Calcule o valor esperado da posição ao quadrado da partícula, ou seja, <x^2>. O valor é: B. (A^2*a^7)/105 102) Considere a parte espacial da função de onda para um elétron dada por: para x entre 0 e "a" e para qualquer outro valor de x a função vale zero. Onde "A" é a constante de normalização e "a" uma constante. Calcule o valor esperado do momento partícula, ou seja, <p>. O valor é: A. (A^2*a^5)/30 ????? B. 0 C. (A*a^2*h)/(i*2*pi) D. (h^2*A^2^a^3)/(12*pi^2)
Compartilhar