Problemas

El cloruro de potasio (KCl) es una molécula formada por un enlace iónico. En la separación de equilibrio los átomos tienen una separación de $r_0=\mathrm{0,279}\text{nm}$. Determina la energía potencial electrostática de los átomos.

La energía disociada medida del KCl es de 4,43 eV. Utilice los resultados del problema anterior para determinar la energía de repulsión de los iones debido al principio de exclusión.

Para el problema anterior, halle la separación de equilibrio de los átomos de H y Cl. Compárela con el valor real.

La energía característica de la molécula ${\text{N}}_2$ es $\mathrm{2,48}\times {10}^{\mathrm{-4}}\text{eV}$. Determine la distancia de separación entre los átomos de nitrógeno.

Una molécula diatómica ${\text{F}}_2$ se encuentra en el estado $l=1$. (a) ¿Cuál es la energía de la molécula? (b) ¿Cuánta energía se irradia en una transición de un estado $l=2$ a un estado $l=1$?

La estructura cristalina de la CsI es BCC. El espacio en equilibrio es aproximadamente $r_0=\mathrm{0,46}\text{nm}$. Si el ion de ${\text{Cs}}^{+}$ ocupa un volumen cúbico de $r_0^3$, cuál es la distancia desde este ion a su ion "vecino más cercano" ${\text{I}}^{+}$?

La densidad medida de un cristal de NaF es $\mathrm{2,558}{\text{g/cm}}^3$. ¿Cuál es la distancia de separación en equilibrio de los iones del ${\text{Na}}^{+}$ y ${\text{Fl}}^{\text{−}}$?

Determine la energía de disociación de 12 moles de cloruro de sodio (NaCl). (Pista: la constante de repulsión n es aproximadamente 8).

¿Qué valor de la constante de repulsión, n, da la energía de disociación medida de 171 kcal/mol para el KCl?

¿Cuál es la diferencia de energía entre el estado $n_x=n_y=n_z=4$ y el estado con la siguiente energía más alta? ¿Cuál es el porcentaje de cambio en la energía entre el estado $n_x=n_y=n_z=4$ y el estado con la siguiente energía más alta? (b) Compárelos con la diferencia de energía y el porcentaje de cambio en la energía entre el estado $n_x=n_y=n_z=400$ y el estado con la siguiente energía más alta.

¿Qué valor de energía corresponde a una densidad de estados de $\mathrm{1,10}\times {10}^{24}{\text{eV}}^{\mathrm{-1}}$?

Consideremos un cubo de cobre con aristas de 1,50 mm de longitud. Estime el número de estados cuánticos de los electrones en este cubo cuyas energías están en el rango de 3,75 a 3,77 eV.

Determine la energía de Fermi y la temperatura del cobre a $T=0\text{K}$.

¿Cuál es la principal diferencia entre un aislante y un semiconductor?

Un electrón de valencia en un cristal absorbe un fotón de longitud de onda, $\lambda =\mathrm{0,300}\text{nm}$. Es la energía suficiente para que el electrón salte de la banda de valencia a la banda de conducción. ¿Cuál es el tamaño de la brecha energética?

Supongamos que el área de la sección transversal de la franja (el área de la cara perpendicular a la corriente eléctrica) presentada en el problema anterior es de $1{\text{mm}}^2$ y la corriente se mide independientemente para ser 2 mA. ¿Cuál es la densidad numérica de los portadores de carga?

El efecto Hall se demuestra en el laboratorio. Una fina franja rectangular de un semiconductor con una anchura de 5 cm y un área de sección transversal de $2{\text{mm}}^2$ está conectada a una batería y sumergida en un campo perpendicular a su superficie. El voltaje Hall es de 12,5 V y la velocidad de deriva medida es de 50 m/s. ¿Cuál es el campo magnético?

Un diodo p-n tiene una corriente de saturación inversa $\mathrm{1,44}\times {10}^{\mathrm{-8}}\text{A}$. Está polarizado directamente por lo que tiene una corriente de $\mathrm{6,78}\times {10}^{\mathrm{-1}}\text{A}$ que se mueve a través de él. ¿Qué voltaje de polarización se aplica si la temperatura es de 300 K?

Aplicando el extremo positivo de una batería al lado p y el extremo negativo al lado n de una unión p-n, la corriente medida es $\mathrm{8,76}\times {10}^{\mathrm{-1}}\text{A}$. Si se invierte esta polaridad se obtiene una corriente de saturación inversa de $\mathrm{4,41}\times {10}^{\mathrm{-8}}\text{A}$. ¿Cuál es la temperatura si el voltaje de polarización es de 1,2 V?

¿A qué temperatura, en términos de $T_C$, el campo crítico de un superconductor está a la mitad de su valor en $T=0\text{K}$?

Un alambre de Pb de 4,0 mm de diámetro fuertemente enrollado en un solenoide se enfría a una temperatura de 5,0 K. El alambre se conecta en serie con un resistor de $50\text{-}\text{Ω}$ y una fuente variable de emf. Al aumentar la emf, ¿qué valor tiene cuando se destruye la superconductividad del hilo?