i) la velocidad y la energía cinética del núcleo de helioLa longitud de onda de De Broglie viene dada por la expresión:
λ=ph=mvh Donde h es la constante de Planck, m es la masa del núcleo de helio y v es su velocidad. Despejando la velocidad v:
v=mHe⋅λh Sustituyendo los valores proporcionados:
v=(6,64⋅10−27 kg)⋅(3⋅10−11 m)6,63⋅10−34 J⋅s=19,92⋅10−386,63⋅10−34 m/s v≈3328,31 m/s La energía cinética Ec de una partícula se calcula con la fórmula clásica:
Ec=21mHev2 Sustituyendo la masa del núcleo de helio y la velocidad calculada:
Ec=21(6,64⋅10−27 kg)(3328,31 m/s)2 Ec=21(6,64⋅10−27)(1,10777⋅107) J Ec≈3,678⋅10−20 J ii) la diferencia de potencial aplicadaLa energía cinética ganada por el núcleo de helio al ser acelerado por una diferencia de potencial ΔV es igual al trabajo realizado por el campo eléctrico, que se expresa como:
Ec=q⋅ΔV Donde q es la carga del núcleo de helio. Un núcleo de helio (partícula alfa) tiene 2 protones, por lo tanto, su carga es q=2e.
q=2⋅(1,6⋅10−19 C)=3,2⋅10−19 C Despejando la diferencia de potencial ΔV:
ΔV=qEc Sustituyendo la energía cinética calculada y la carga del núcleo de helio:
ΔV=3,2⋅10−19 C3,678⋅10−20 J ΔV≈0,1149 V