UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS,
FÍSICAS Y QUÍMICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
ESTÁTICA “D”
ARTÍCULO CIENTÍFICO
TEMA: FÍSICA CUÁNTICA: CUANTIZACIÓN DE LA ENERGÍA EN LOS ÁTOMOS
AUTORÍA
➢ INTRIAGO GARCÉS ARIOD MATTHEW
➢ JACOME RÍOS NESTOR ALESSANDRO
➢ GILER PALACIOS PAUL ALEXANDER
➢ IGLESIAS RODRIGUEZ SERGIO BLADIMIR
➢ HIDALGO MEJIA CESAR MICHAEL
DOCENTE / TUTOR: ING. JULIO CÉSAR PALMA BRAVO
PERIODO ACADEMICO OCTUBRE 2022 - FEBRERO 2022
RESUMEN
La física cuántica describe partículas con propiedades cuantificadas como energía, momento, momento angular y espín (el momento angular intrínseco de los electrones). Esto significa que estas propiedades no pueden tomar ningún valor, solo ciertos valores permitidos.
Por ejemplo, en los átomos, los electrones solo pueden tener ciertas energías específicas. De particular relevancia es el estado cuántico de energía más pequeño (que no puede tomar un valor de cero) llamado estado fundamental. Este es el estado del sistema de investigación que se encuentra a temperatura cero absolutas.
Originalmente, la cuantización de la energía se propuso como una relación
empírica para comprender la radiación térmica o los átomos.
Palabras claves:
Energía: es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Es decir, el concepto de energía se define como la capacidad de hacer funcionar las cosas.
Espín: se refiere a una propiedad física de las partículas subatómicas, por la cual toda partícula elemental tiene un momento angular intrínseco de valor fijo.
Electrones: es una partícula con carga eléctrica negativa. Los electrones forman la corteza exterior “reactiva” de los átomos que interacciona con otros y
Artículo Científico-Física Cuántica
Ingeniería civil
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ Portoviejo, Manabí, Ecuador
forman los vínculos químicos que mantienen a las moléculas unidas.
ABSTRACT
Quantum physics describes particles with quantized properties such as energy, momentum, angular momentum and spin (the intrinsic angular momentum of electrons). This means that these properties cannot take any values, only certain allowed values. For example, in atoms, electrons can only have certain specific energies. Of particular relevance is the smallest quantum energy state (which cannot take a value of zero) called the fundamental state. This is the state of the system under investigation that is at absolute zero temperature. Originally, energy quantization was proposed as an empirical relation to understand thermal radiation or atoms.
Key words:
Energy: is the ability of bodies to do work and produce changes in themselves
or in other bodies. In other words, the concept of energy is defined as the ability to make things work.
Spin: refers to a physical property of subatomic particles, whereby every elementary particle has an intrinsic angular momentum of fixed value.
Electron: a particle with a negative electric charge. Electrons form the
"reactive" outer shell of atoms that interact with other atoms and form the chemical bonds that hold molecules together.
Marco teórico
La primera evidencia de cuantización atómica fue la observación de líneas espectrales en la luz solar por parte de Joseph von Fraunhofer y William Hyde Wollaston a principios del siglo XIX. El concepto de nivel de energía fue propuesto por el físico danés Niels Bohr en la teoría atómica de Bohr en 1913. En 1926, Erwin Schrödinger y Werner Heisenberg propusieron la teoría
moderna de la mecánica cuántica, que explica estos niveles de energía en términos de la ecuación de Schrödinger.
El experimento realizado por Frank y Hertz en 1914 fue uno de los experimentos clave que ayudaron a establecer la teoría atómica moderna.
Nos mostró que los átomos absorben una fracción, o cuanto de energía, de energía, lo que confirma la hipótesis de Bohr.
En 1920, los químicos analíticos llegaron a la conclusión que para describir a los electrones en el átomo, además de los números cuánticos, se requería de un cuarto concepto, el llamado espín del electrón. Éste, al girar sobre su propio eje genera un campo magnético, el denominado espín.
Los niveles de energía cuantizados surgen de la relación entre la energía de las partículas y su longitud de onda. Para partículas confinadas, como los electrones en los átomos, la función de onda tiene la forma de una onda estacionaria. Los estados de reposo solo
pueden existir a energías correspondientes a un número entero de longitudes de onda; para otros estados, las ondas interfieren destructivamente, dando como resultado una densidad de probabilidad de cero. Los ejemplos
básicos de cómo surgen
matemáticamente los niveles de energía son las partículas en una caja y los osciladores armónicos cuánticos.
Algunos hechos experimentales descubiertos a partir de la mitad del siglo XIX sugerían que la energía radiante - por ejemplo, la luz-, no se transmitía de forma continua, sino que lo hacía en paquetes discretos (fotones).
Observando la radiación del cuerpo negro, Planck postuló en 1900 que la energía absorbida o emitida por la materia no es continua (no se puede absorber o emitir cualquier cantidad de energía), sino que se transfiere en unidades elementales de energía, cuantos de energía o fotones. La energía de un fotón es, donde es la constante de Planck
y es la frecuencia de la energía radiante absorbida o emitida.
De acuerdo con la física de las ondas, la energía transferida en forma de radiación viene caracterizada por su longitud de onda y su frecuencia, relacionadas de la forma, donde es la velocidad de desplazamiento de la onda (en el caso de la radiación electromagnética es la velocidad de la luz, c).
Posteriormente, Einstein estudió el efecto fotoeléctrico (emisión de electrones por algunos metales al incidir luz sobre ellos), y le dio una explicación basándose en la cuantización propuesta por Planck. Precisamente por eso recibió el premio Nobel en 1921.
Imagen 4 agonzalezarias. Dominio público
Imagen 5 fjmelero, Creative commons
Resultados
La cuantización de la energía en los átomos ha estado presente desde el inicio de la vida, esta ha sido planteada y formulada en los últimos siglos con la finalidad de resolver problemas minúsculos y dar sentido a este. Con la cuantización de la energía en los átomos, se afirma que este puede dar y recibir energía en formas peculiares, da existencia de esto el efecto fotoeléctrico, Cuando un metal es irradiado con luz de energía mayor al umbral (Eo), el número de electrones emitidos es proporcional a la intensidad del haz incidente, que corresponde al número de fotones por centímetro cuadrado. Pero la energía cinética del fotón emitido no depende de la intensidad, y es proporcional a la
frecuencia del haz. En resumen, la frecuencia se traduce en velocidad, la intensidad en número.
Conclusiones
Con la aparición de grandes científicos, la física ha dado una vuelta para convertirse en factor fundamental de la vida diaria. La cuantización permite dar explicaciones a procesos antes excluidos y desconocidos por la sociedad, luciendo así una estructura más compacta y exacta.
La cuantización de energía en los átomos se refiere al hecho de que la energía solo se puede absorber y emitir en un rango de valores permitidos en lugar de cualquier valor. El siguiente diagrama del modelo de Bohr muestra que el electrón existe en un número finito de órbitas o capas permitidas alrededor del núcleo.
Agradecimientos
Realizamos nuestros más profundos reconocimientos a la institución de nivel
superior ‘’Universidad Técnica de Manabí’’ por su gran labor diaria educativa y su influencia en el actual artículo científico.
De la misma manera se reconoce al Ing.
Julio Palma Bravo por su aporte principal como guía y tutor de la materia de estática y del presente trabajo.
Por último, reconocimientos totales a los siguientes estudiantes de la asignatura de estática ‘’D’’ por ser pioneros en la investigación del presente artículo científico.
INTRIAGO GARCÉS ARIOD
MATTHEW
JACOME RÍOS NESTOR
ALESSANDRO
GILER PALACIOS PAUL
ALEXANDER
IGLESIAS RODRIGUEZ SERGIO BLADIMIR
HIDALGO MEJIA CESAR MICHAEL
Bibliografía
Tipler, Paul A .; Mosca, Gene (2004).
Física para científicos e ingenieros, 5th Ed . 2 . WH Freeman y Cía. Pág. 1129.
ISBN 0716708108.
Salas-Banuet, G., Ramírez-Vieyra, J., &
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Peña Triana, J. D. El principio de la cuantización de la energía: una practica en el aula. Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales.
Saavedra, Y. G. B., & Bonilla, M. A. R.
(2016). El experimento del efecto fotoeléctrico para la comprensión del concepto de cuantización de la energía de la radiación. Góndola, enseñanza y aprendizaje de las ciencias, 11(2), 175- 192.
