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Razão carga/massa

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Razão carga/massa

Mensagem por Jonata_B em Qua Abr 13 2016, 16:06

Pessoal, alguém me ajuda com essa questão?


-J. J. Thomson inicialmente chamou os raios produzidos em sua aparelhagem (tubo Crookes contendo um cátodo e um ânodo de lítio, preenchido de hélio) de “raios canais”. Os raios canais sofrem desvios ao passar entre os polos de um imã e depois atingem a tela de fósforo. A razão Q/m (em que Q é a carga e m a massa) das partículas que compõem os raios canais é 2,410 . 10^7 C . kg^-1. Use os dados para identificar as partículas (e suas cargas) que formam os raios canais. Explique seu raciocínio.


Dados:     Massa do elétron = 9,109 . 10^-31 kg
              Massa do nêutron = 1,674 . 10^-27 kg
              Massa do próton = 1,672 . 10^-27 kg
              Unidade de massa atômica = 1,660 . 10^-27 kg

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Re: Razão carga/massa

Mensagem por Christian M. Martins em Qua Abr 13 2016, 16:18

Q = ne
m = E + N + P

Cinco incógnitas e uma equação. Tens certeza que são apenas esses os dados?

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Re: Razão carga/massa

Mensagem por Jonata_B em Qua Abr 13 2016, 16:20

Sim, só esse dados. Então não tem como chegar em uma resposta?

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Re: Razão carga/massa

Mensagem por Christian M. Martins em Qua Abr 13 2016, 16:42

2,410x107 C/kg

2,410x107 C --------- 1 kg
x ------------------- 1,66x10-27 kg
x ≈ 4x10-20 C

1,6x10-19 C --------- 1 próton
4x10-20 C ----------- y
y = 0,25 prótons em excesso por unidade de massa atômica

Ou seja, em 4 unidades de massa atômica há 1 próton a mais que elétrons.

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Re: Razão carga/massa

Mensagem por Christian M. Martins em Qua Abr 13 2016, 22:41

Minha teoria é de que são cátions monovalentes de gás hélio, já que ele possui massa atômica de 4 u, possuindo 2 prótons, 2 nêutrons e 2 elétrons (nesse caso apenas 1, já que se trata de um íon em que há excesso de 1 próton). A outra possibilidade seria o 2H2, gás hidrogênio formado por dois deutérios (o que é quase impossível, já que não há diferença nenhuma entre usar ele e o gás hidrogênio formado por isótopos normais do átomo, sendo inútil passar pela dificuldade de produzir o primeiro). Outras possibilidades são os átomos com massa atômica múltipla de 4, a exemplo de:

- Berílio (impossível, não é gás);
- Carbono (impossível, não é gás e não forma nenhum sem se conectar a outros átomos);
- Oxigênio atômico (impossível);
- Gás oxigênio (meio difícil retirar 32/4 = 8 elétrons do gás; teria-se de tirar 4 elétrons de cada átomo, o que era bem inviável para os aparelhos de Thomson na época, dada a altíssima energia de ionização do 2º, 3º e 4º elétrons do oxigênio);
- Neônio (impossível pelo mesmo motivo citado para o gás oxigênio);
- Silício (impossível, não é gás);
- Magnésio (impossível, não é gás);
- Enxofre atômico (impossível);
- Cálcio (impossível, não é gás).

A partir daí quaisquer elementos/gases que possuam massa múltipla de 4 u são inviáveis pelo mesmo motivo citado para o gás oxigênio.

Minhas pesquisas pelo Google encontraram fontes confiáveis de que um dos gases utilizados para formar os raios anódicos no experimeto de Thomson foi o hélio (seja na forma de cátion monovalente ou bivalente, obviamente); confio bastante em minha resposta.

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Re: Razão carga/massa

Mensagem por Gustavoadp em Qui Abr 14 2016, 09:52

Gostei da resolução. Bem pensado.
Christian, o fato de você ter feito a proporção com próton ao invés de elétron, foi pq ele deu Q/m como sendo positivo?

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Re: Razão carga/massa

Mensagem por Christian M. Martins em Qui Abr 14 2016, 15:40

Valeu, Gustavo.

Não, já que para cargas negativas a razão carga/massa é utilizada em módulo. Parti de conhecimentos de teorias atômicas mesmo; sabendo-se que os raios canais são anódicos fica claro que eles possuem prótons a mais.

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