PAU Física 2017 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 4 (Opció A)

P4) L’enllaç iònic de la sal comuna (NaCl) es produeix per l’atracció electrostàtica entre el catió Na+ i l’anió Cl–. a) Calculeu la separació entre aquests dos ions, sabent que l’energia potencial elèctrica del sistema és de –9,76 × 10−19 J. b) Si apliquem un camp elèctric uniforme de 50,0 N C–1 a l’ió Na+, calculeu el treball necessari per a separar els ions fins a una distància de 2 cm. Dades:  . Càrrega elemental = 1,60 × 10−19 C.

P4) a) q −⋅ q 0.4 p U = k + r ( ) − 6,1 × 10 − 19 ⋅ 6,1 × 10 − 19 ,9 76 10 − 19 ,8 99 10 9 − × = × ⋅ r ,2 36 10 − 10 .0 236 r = × m = nm 0.6 p b) El treball extern per a separar els dos ions (contra el treball fet per la força de atracció mútua) és de 9,76x10-19 J. (0.4 p) (*) Si el camp elèctric aplicat i el desplaçament estan a la mateixa direcció i sentit, el treball per a superar la força del camp aplicat és: 6,1 10 − 19 50 ,0 02 6,1 10 − 19 Wext = qEd = × ⋅ ⋅ = − × J (0.4 p) i el treball total és: ,9 76 19 − 19 6,1 10 − 19 .8 16 10 − 19 W = × − × = × J (0.2 p) , ext total (**) Si el camp elèctric aplicat sobre el ió Na+ i el desplaçament estan a la mateixa direcció però sentit contrari, el treball per a superar la força del camp aplicat és: 6,1 10 − 19 50 ,0 02 6,1 10 − 19 Wext = qEd = × ⋅ ⋅ = × J (0.4 p) i el treball total és: ,9 76 19 19 6,1 10 19 ,1 136 10 18 = × − + × − = × − W J (0.2 p) , ext total Es donaran per vàlides les dues respostes (*) ó (**)