Questão 867
ITA 2015
(ITA - 2015 - 1ª Fase)
Para uma molécula diatômica, a energia potencial em função da distância internuclear é representada pela figura abaixo. As linhas horizontais representam os níveis de energia vibracional quanticamente permitidos para uma molécula diatômica. Uma amostra contendo um mol de moléculas diatômicas idênticas, na forma de um sólido cristalino, pode ser modelada com um conjunto de osciladores para os quais a energia potencial também pode ser representada qualitativamente pela figura.
Em relação a este sólido cristalino, são feitas as seguintes proposições:
I. À temperatura de 0 K, a maioria dos osciladores estará no estado vibracional fundamental, cujo número quântico vibracional, n, é igual a zero.
II. À temperatura de 0 K, todos os osciladores estarão no estado vibracional fundamental, cujo número quântico vibracional, n, é igual a zero.
III. O movimento vibracional cessa a 0 K.
IV. O movimento vibracional não cessa a 0 K.
V. O princípio da incerteza de Heisenberg será violado se o movimento vibracional cessar.
Das proposições acima estão corretas:
apenas I e III.
apenas II e III.
apenas I, IV e V.
apenas II, IV e V.
apenas II, III e V.
Gabarito:
apenas II, IV e V.
Resolução:
À temperatura de 0 K todos os osciladores possuem a mínima energia (segundo a 3ª lei da termodinâmica) e por isso é chamado de estado vibracional fundamental, que de acordo com o gráfico corresponde ao número quântico n = 0.
O movimento vibracional não cessa totalmente, pois de acordo com o princípio da incerteza de Heisenberg, não é possível obter a posição ou a velocidade de uma partícula com 100% de precisão.
Sendo assim:
I. À temperatura de 0K, a maioria dos osciladores estará no estado vibracional fundamental, cujo número quântico vibracional, n, é igual a zero. FALSO
II. À temperatura de 0K, todos os osciladores estarão no estado vibracional fundamental, cujo número quântico vibracional, n, é igual a zero. VERDADEIRO
III. O movimento vibracional cessa a 0K. FALSO
IV. O movimento vibracional não cessa a 0K. VERDADEIRO
V. O princípio da incerteza de Heisenberg será violado se o movimento vibracional cessar. VERDADEIRO
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