PUC-SP 2017 (inverno) — questão 12 de Física

Gabarito DFísica moderna — transição no átomo de Bohr (n = 1 para n = 2)Vestibular de Inverno · Prova objetiva
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 12 de Física do PUC-SP 2017 (inverno)

Enunciado em texto

Quando necessário, adote:

módulo da aceleração da gravidade: 10 m.s−210\ \text{m.s}^{-2}; calor latente de vaporização da água: 540 cal.g−1540\ \text{cal.g}^{-1}; calor específico da água: 1,0 cal.g−1.∘C−11{,}0\ \text{cal.g}^{-1}.{}^{\circ}\text{C}^{-1}; densidade da água: 1 g.cm−31\ \text{g.cm}^{-3}; constante universal dos gases ideais: R=8,0 J.mol−1.K−1R = 8{,}0\ \text{J.mol}^{-1}.\text{K}^{-1}; massa específica do ar: 1,225.10−3 g.cm−31{,}225.10^{-3}\ \text{g.cm}^{-3}; massa específica da água do mar: 1,025 g.cm−31{,}025\ \text{g.cm}^{-3}; 1cal = 4,0 J

Um átomo de hidrogênio gasoso, no seu estado fundamental, tem energia de -13,6eV. Determine a energia necessária, em eV (elétron-volt), que ele deve absorver para que sofra uma transição para o próximo estado de excitação permitido pelo modelo atômico de Bohr.

[Figura: órbitas circulares concêntricas em torno do núcleo, marcadas n=1, n=2, n=3 e n=4. À esquerda, setas para fora entre órbitas, com a legenda “Transmissão eletrônica com absorção de radiação”; à direita, setas para dentro, com a legenda “Transmissão eletrônica com emissão de radiação”.]

https://docente.ifrn.edu.br

(A) -3,4

(B) -17,0

(C) 17,0

(D) 10,2

(Enunciado e figura: Vestibular PUC-SP 2017 (Inverno) — PUC-SP.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP).

Resolução comentada

O que a questão pede: a energia para o elétron ir do nível fundamental (n = 1) ao primeiro estado excitado (n = 2).

Passo 1 — os níveis de Bohr. No hidrogênio, En=−13,6/n2E_n = -13{,}6/n^2 eV:

E1=−13,6 eVE_1 = -13{,}6\ \text{eV}

E2=−13,64=−3,4 eVE_2 = \frac{-13{,}6}{4} = -3{,}4\ \text{eV}

Passo 2 — a energia absorvida. É a diferença entre o nível final e o inicial:

ΔE=E2−E1=−3,4−(−13,6)\Delta E = E_2 - E_1 = -3{,}4 - (-13{,}6)

ΔE=10,2 eV\Delta E = 10{,}2\ \text{eV}

Por que não as outras: −3,4 eV (A) é a energia do nível 2, não a energia absorvida. −17,0 e 17,0 (B e C) somam os dois níveis em vez de subtrair. E uma energia absorvida tem de ser positiva.

⚠️ A armadilha: marcar −3,4 eV por confundir “energia do estado excitado” com “energia necessária para chegar lá”.

A ideia em uma frase: a energia de um salto quântico é a diferença entre os níveis: de −13,6 eV para −3,4 eV, o elétron absorve 10,2 eV.

Resposta: alternativa D (10,2 eV).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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