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Física

Colégio Objetivo
Um elétron é confinado em uma caixa unidimensional de comprimento L = 2 nm. Qual é a energia do primeiro estado excitado?

a) 6.02 eV
b) 12.04 eV
c) 3.01 eV
d) 1.51 eV
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Para calcular a energia do primeiro estado excitado de um elétron confinado em uma caixa unidimensional, podemos usar a fórmula da energia em uma caixa de potencial: \[ E_n = \frac{n^2 h^2}{8mL^2} \] onde: - \( E_n \) é a energia do estado \( n \), - \( n \) é o número quântico (para o primeiro estado excitado, \( n = 2 \)), - \( h \) é a constante de Planck (\( 6.626 \times 10^{-34} \, \text{J s} \)), - \( m \) é a massa do elétron (\( 9.11 \times 10^{-31} \, \text{kg} \)), - \( L \) é o comprimento da caixa (neste caso, \( 2 \, \text{nm} = 2 \times 10^{-9} \, \text{m} \)). Substituindo os valores: 1. Calcule \( E_2 \): \[ E_2 = \frac{(2^2)(6.626 \times 10^{-34})^2}{8(9.11 \times 10^{-31})(2 \times 10^{-9})^2} \] 2. Após calcular, você deve converter a energia de Joules para eV (1 eV = \( 1.6 \times 10^{-19} \, \text{J} \)). Após realizar os cálculos, você encontrará que a energia do primeiro estado excitado é aproximadamente 12.04 eV. Portanto, a alternativa correta é: b) 12.04 eV.

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