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MARCO ANTONIO DE LA LUZ VILLEDAWENDY VARGAS SALDAÑAHÉCTOR MIGUEL RODRÍGUEZMERCEDES REYES PAREDESDAVID MENDOZA TORNES
Cuantizacion de la materia y la energía
La crisis de la Física Clásica
A comienzos del siglo XX, comprendíamos elfuncionamiento de la naturaleza a las escalas dela física clásica.
Todo comienza con una “Breve historia de larelatividad”, en la que habla de Albert Einstein.Deseo de la humanidad por hallar la Teoría delTodo.
A finales del siglo XIX fueron cada vez másevidentes los errores que ensombrecían la FísicaClásica.
Suposiciones básicas de la física clásica que sefalsearon:
1. El universo es invariable con respecto al tiempo,es decir, estático.
2. El tiempo y el espacio son dos cosas que no seencuentran intrínsecamente relacionadas la una conla otra.
3. El universo es infinitamente viejo y no tendrá fin.
4. El tiempo es único e invariable en todo eluniverso.
Está relacionada con la imposibilidad de detectar unsistema de referencia en reposo absoluto
Esto daba lugar a la teoría de la relatividad y avarios problemas
La emisión y absorción de ondas electromagnéticas El efecto fotoeléctrico Liberación de electrones por superficies iluminadas Los espectros discontinuos de los gases La interpretación de los espectros continuos
emitidos por sólidos y líquidos incandescentes. Estos problemas originaron la crisis de la Física
clásica, marcando sus límites de validez, y pusieronen evidencia la necesidad de profundos cambios enella.
En los primeros años del siglo XX todas lassuposiciones fueron refutadas con pruebasevidentes que la física tuvo que verse sometida a uncambio dramático.
Dado todo esto, Einstein formulo la teoría de larelatividad
Propuso una serie de ideas sobre la naturaleza Descubrió la formula entre masa y energía: E=mc2
Esta fórmula predijo las bombas nucleares y diopaso al Proyecto Manhattan.
La Física puede ser tan constructiva o destructivasegún el hombre lo desee.
La teoría de la relatividad general desmintióentonces las bases de la Física Clásica.
Einstein fue una pieza clave para Física dando ungran empujón a la humanidad y pronto se vio unreplanteamiento global naciendo un nuevo marcoteórico conceptual que conocemos como: FísicaCuántica.
EFECTO FOTOELÉCTRICOY CUANTIZACIÓN DE LAENERGÍA
Efecto Fotoeléctrico
Albert Einstein se le atribuye estedescubrimiento
Partió de la hipótesis:
un rayo de luz es en realidad un torrentede partículas y dedujo que cada una deestas partículas que ahora se conocencomo fotones que tiene una energía «E»de acuerdo con la ecuación E=h v basadoen la teoría de plank
El efecto fotoeléctricoconsiste en la emisiónde electrones cuandoincide la luz sobre lasuperficie de este
Los electrones semantienen unidos almetal por fuerzas deatracción
La luz que se la da o incide al cátodo de unafotocelda induce la emisión de electrones, loselectrones adquieren energía cinética y soncapturados por el ánodo produciendocorriente eléctrica
Características del efecto fotoeléctrico
1. Existe una frecuencia umbral ( frecuencia con la que sedespiden los electrones) por debajo de la cual no seemiten electrones de la superficie , la corriente en elcircuito es igual a cero, si el cátodo es iluminado con luzcuya frecuencia es inferior a un valor umbral NO SEPRODUCE EFECTO FOTO ELECTRICO.
2. Cuando la frecuencia de la luz incidente es mayor que elvalor umbral, los electrones emitidos presentan unadistribución de energía cinética y la transforman enenergía potencial eléctrica
3. El valor de la energía cinética máxima depende enforma lineal de la frecuencia de la radiación incidente
Cuantización de la energía
significa que la energía de los electrones en elátomo está restringida a determinados valorescaracterísticos. Es decir, la energía toma valoresdiscretos y no continuos.
Planck postuló que la emisión de radiaciónelectromagnética se produce en forma de "paquetes" o"cuantos" de energía (fotones). Esto significa que laradiación no es continua, es decir, los átomos nopueden absorber o emitir cualquier valor de energía,sino sólo unos valores concretos. La energíacorrespondiente a cada uno de los "cuantos" se obtienemultiplicando su frecuencia, ν, por la cte de Plank, h(h=6,626·10-34 Julios · segundo).
E = h · ν
ESPECTROS DE EMISIÓN Y ABSORCIÓN DE GASES
Espectro de Emisión
Cuando un elemento en estado gaseoso a bajapresión es sometido a una elevada diferencia depotencial, emite luz. Dicha luz esta formada pordiversas longitudes de onda, que pueden serseparadas utilizando un prisma o una red dedifracción.
Las distintas longitudes de onda se observarancomo líneas luminosas sobre un fondo obscuro.Este conjunto de líneas constituye el espectro deemisión, que es característico de cada elemento.
En el espectro de emisión: el elemento emite supropia luz dejando un espacio grande en negrodependiendo de cual sea el elemento y su longitudde onda
A diferencia el espectro de absorción esbásicamente el opuesto del emisor ya que en este elelemento absorbe la luz mediante la onda defrecuencia que se acople a el, y las rayas en negroson diferentes longitudes de onda.
Se puede decir que en el espectro de emisión la luzde color es la radiación electromagnética que emiteel elemento y en el de absorción las rayas negras sonla radiación electromagnética que absorbe elelemento dentro de un rango de frecuencias.
Estos espectros no pueden llegar a ser iguales yaque cada elemento esta compuesto de diferenteforma lo cual crea que sus espectros tanto deemisión como de absorción sean únicos.
Por lo mismo se puede utilizar los espectros(especialmente el espectro de absorción) paraidentificar los elementos que componen algunasmuestras (líquidos o gases) o también puedenser utilizados para determinar la estructura decomponentes orgánicos.
Ejemplos de espectro de emisión y absorción
Absorción de Gases
La absorción de gases : operación de transferenciacuyo objetivo es separar uno o mas componentes(el soluto) de una fase gaseosa por medio de unafase liquida, en la que los componentes a eliminarson solubles.
En pocas palabras es uno o varios solutos que seabsorben de la fase gaseosa y pasan a la liquida.
Equipos en los que se produce laabsorción/desorción de gases
Columnas de platos
Columnas de relleno
Flujo en contracorriente
Una de las técnicas mas utilizadaspara la absorción de gases es elflujo contracorriente.En este proceso el gas al ser la fasemenos densa ingreso por fondo,asciende por la columna y sale porel tope.Por el contrario el liquido por sermas denso ingresa por el tope,desciende se pone en contacto conel gas y sale por el fondo. Estaacción crea que el gas seaabsorbido por el liquido lo cualreduce el soluto existente en el gas.
Columnas de Relleno
Cuerpos de relleno:
a) Montura de Berl
b) Montura de Intalox
c) Anillo Raschig
d) Anillo Pall
En la eliminación de amoniaco a partir de unamezcla de amoniaco y aire por medio de agualiquida. Posteriormente se recupera el soluto delliquido por destilación u otra técnica y el liquidoabsorbente se puede desechar o reutilizar.
A ves un soluto se recupera de un liquido poniendoeste en contacto con un gas inerte. Tal operaciónque es inversa de la absorción, recibe el nombre dedesorción de gases o desabsorcion.
Ejemplo
Otros Equipos de Absorción
Ejemplo
Primero se produce una mezcla de gas bruto a base deCO2 y aire.
Un compresor transporta la mezcla de gases a la parte inferior dela columna de relleno. En la columna tiene lugar la separación deuna parte del CO2 en flujo en contracorriente con el disolvente.Como disolvente se emplea agua.
El CO2 es absorbido por el agua que baja por la columna. El aguase acumula en un depósito colector. Para separar el CO2absorbido en el agua, la disolución se transporta desde eldepósito colector hasta un depósito vacío.
El banco de ensayos dispone de puntos de toma de muestras paraextraer muestras de gas y líquido respectivamente, lo quepermite evaluar el resultado de la separación.
