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TAREA 2
1. Calcule el número de partículas que hay en un centímetro cúbico en nuestra atmosfera
respirable.
Composición del aire: 78% nitrógeno y 22% oxígeno (aproximadamente)
N2 = 28g/mol
O2 = 32g/mol
Densidad del aire= 1,19 kg/m3
0,78(28)= 21,84g
0,22(32) = 7,04 peso una mol = 28,88g/mol
𝑘𝑔 1000𝑔
1𝑚𝑜𝑙
𝑚3
𝑚𝑜𝑙
1,19 3 (
)(
)(
) = 4,1 ∗ 10−5
6
3
𝑚
1𝑘𝑔
28,88𝑔 1 ∗ 10 𝑐𝑚
𝑐𝑚3
No de Avogadro: 6,022*1023 partículas por cada mol.
4,1 ∗ 10−5
𝑚𝑜𝑙
𝑝𝑎𝑟𝑡í𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠
𝑝𝑎𝑟𝑡í𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠
23
19
∗
6,022
∗
10
=
2,5
∗
10
𝑐𝑚3
𝑚𝑜𝑙
𝑐𝑚3
2. ¿Qué es un Coulomb?
Un Coulomb es la cantidad de electricidad que pasa en un segundo por cualquier punto de
un circuito por el que fluye una corriente de 1 amperio. Un Coulomb (1C) equivale a ,241
509 629 152 650 ×1018 protones.
3. ¿Cuántos electrones tiene una partícula cuya carga eléctrica es un Coulomb y cuál es su
masa en kg?
Si un electrón tiene una carga de -1.6 x 10^-19 [C] y en 1[C] hay (1/(-1.6 x 10^-19))
electrones, es decir 6.3 x 10^18 e, entonces, la masa de 1[C] se calcula de la siguiente
manera
(6.3 x 10^18).(9.1 x 10^-31) kg = 5.7x10^(-12) kg.
4. ¿Cuántos protones tiene una partícula cuya carga eléctrica es un Coulomb y cual es su
masa en kg?
Como la carga de un protón es la misma del electrón pero con signo contrario, entonces
1[C] contiene 6.3 x 10^18 protones.
La masa de un protón es de 1.7x10^(-27) kg entonces la partícula tiene una masa de
1.1x10^(-8) kg.
5. Haga un estimado de las dimensiones de las partículas arriba mencionadas. Suponga que
cada partícula esta confinada en un volumen de un Amstrong Cúbico.
Electrón
Radio = 2.85 X10
Protón
-15
m
Radio = 8.8 X10
-31
Masa = 9.1 X 10 kg
-19
Carga = -1.6 10 C
-34
3
Volumen = 9.34 X 10 m
-29
2
Área Superficial = 9.9 X10 m
-16
m
-27
Masa = 1.7 X 10 kg
-19
Carga = 1.6 10 C
-45
3
Volumen = 2.9 X 10 m
-30
2
Área Superficial = 9.73 X10 m
6. Cuál es el campo eléctrico que “siente” un electrón en un átomo de hidrógeno
𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑎𝑡ò𝑚𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 ℎ𝑖𝑑𝑟ò𝑔𝑒𝑛𝑜: 53𝑝𝑚 = 53 ∗ 10−12 𝑚
2
9 𝑁𝑚
9
∗
10
(
) 1,6 ∗ 10−19 𝐶
𝑘𝑒 𝑞
𝑁
𝐶2
𝐸= 2 =
= 5,1 ∗ 1011
−12
2
𝑟
(53 ∗ 10 𝑚)
𝐶
E : Campo eléctrico incidente en el electrón existente en el àtomo de hidrògeno.
7. Fuerza eléctrica ejercida por el protón de un átomo de hidrógeno a su electrón.
2
𝐹 = 𝑞𝐸 =
𝑘𝑒 𝑞
=
𝑟2
𝑁𝑚2
) (1,6 ∗ 10−19 𝐶)2
𝐶2
= 8,2 ∗ 10−8 𝑁
(53 ∗ 10−12 𝑚)2
9 ∗ 109 (
8. Fuerza gravitacional entre el protón y el electrón de un átomo de hidrógeno.
𝐹𝑔 = 𝐺
𝑚1 𝑚2
𝑟2
𝐹𝑔 = 6,674 ∗ 10−11 (
𝐺: 𝐶𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑢𝑛𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙.
𝑁𝑚2 (9,1 ∗ 10−31 𝑘𝑔𝑒 −)(1,7 ∗ 10−30 𝑘𝑔𝑝 +)
= 3,7 ∗ 10−50 𝑁
)
(53 ∗ 10−12 𝑚)2
𝑘𝑔2
9. Unidades del campo eléctrico.
𝑁 𝑉
𝐸𝑒 [ ] [ ] 𝐸𝑛𝑡𝑒𝑛𝑑𝑖é𝑛𝑑𝑜𝑠𝑒 𝐸 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝑙𝑎 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑎 𝑐𝑖𝑒𝑟𝑡𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎, 𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑜
𝐶 𝑚
𝑙𝑎 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑟𝑒𝑔𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑢𝑛 𝑑𝑒𝑙𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑠 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜.
10. Capacitor o condensador.
Un capacitor o condensador es un instrumento propio de las configuraciones electrónicas de un
circuito cuyo fin es el de “almacenar carga”, que en realidad es energía eléctrica.
Los condensadores constan de dos porciones de material conductor separados por un material
aislante el cual mantiene separada la conexión física entre las placas, pero permite que entre ellas
exista un campo eléctrico capaz de conservarse hasta que se pone en contacto con otro material
conductor para llevar a cabo su descarga.
Su principio de funcionamiento y su estructura física como tal, son usados en el diseño de baterías
eléctricas, reguladores de corriente y flash de cámaras fotográficas entre otras aplicaciones.
11. Campo eléctrico de un condensador.
Para conocer el campo eléctrico interior de un condensador es necesario conocer la diferencia de
potencial entre las placas cargadas y la distancia entre ellas.
12. Electrómetro
Un electrómetro es un instrumento rudimentario capaz de reconocer la
diferencia entre las cargas de materiales cargados acercado a este
instrumento.
Como se observa en la imagen, las terminales inferiores de la barra metálica
son separadas, y estas se alejan conforme se acerca al extremo superior de
la barra un objeto cargado, porque este es capaz de reorganizar las cargas
presentes en la barra que inicialmente se encontraban en reposo o en
estado neutro, generando que los extremos inferiores adquieran la misma carga y se repelen.
Luego de experimentar esto es posible evaluar si otros objetos tienen esta misma carga (los
terminales inferiores se alejan un poco más) o carga contraria (los terminales inferiores se juntan
por fenómeno de neutralización de cargas).