Übung 2

Christian Thierfelder (Mo)
Marcel Ruth (Mi)
Physik C – Geometrische Optik und
Quantenmechanik
WS 2009/10
20.10.2009
Übungsblatt 2 - Atommassen und Ladungen
1. Mol Massen (3P)
(a) Wie viel (Massen-) Prozent Eisen sind im Eisen(III)-oxid Fe2 O3 enthalten?
(b) Geben Sie die empirische Formel einer Verbindung an, die 43,6% Phosphor (P)
und 56,4% Sauerstoff (O) enthält.
g
(c) Die molare Masse für die Verbindung aus b) wurde experimentell zu M = 284 mol
bestimmt. Wie lautet demnach die Molekularformel?
2. Messung der Avogadro-Zahl mit Hilfe von Röntgenbeugung (3P)
Kochsalz (NaCl) kristallisiert in einem kubischen Ionengitter. Die kubisch flächenzentrierte Elementarzelle ist in der Abbildung skizziert.
Die Atomabstände wurden mittels Röntgenbeugung ermittelt und betragen
a = 5,64·10−8 cm. Weiterhin sind die Dichte ρ(NaCl) = 2, 16 cmg 3 sowie die Massenzahlen m(Na) = 22,99 u und m(Cl) = 35,45 u der Ionen bekannt.
Berechnen Sie unter der Annahme einer homogenen Massendichte die Avogadro-Zahl
NA .
Hinweis: Bilden Sie zur Vereinfachung aus einem Na- und einem Cl-Teilchen ein hypothetischen Na-Cl-Paar-Teilchen.
3. Der Millikan Versuch (3P)
Ein Öltröpfchen der Massendichte ρÖl = 980 mkg3 erreiche in der Luft (ρLuf t = 1, 2 mkg3 )
. In eiim Schwerefeld der Erde die Gleichgewichtsgeschwindigkeit v0 = 0, 0029 cm
s
nem Kondensator mit dem Plattenabstand d = 1, 6 cm werde es von einer Spannung
U = 100 V im Gleichgewicht gehalten (v1 = 0 cm
).
s
(a) Berechnen Sie unter der Annahme von Stokescher Reibung (Fr = 6πηrv0 ) den Radius r und die Masse m des kugelförmigen Tröpfchens. Hierbei ist η die Viskosität
kg
der Luft und beträgt 1, 85 · 10−5 m·s
(b) Wie viele Elementarladungen trägt das Tröpfchen?
4. Geladene Teilchen im elektrischen und magnetischen Feld (3P)
Zwischen den Platten (Abstand d, Länge L) eines Plattenkondensators liege die Spannung U an. Senkrecht zu diesem E-Feld liegt ein homogenes B-Feld. Randeffekte der
Felder seien vernachlässigbar. In diese Anordnung fliegt nun ein geladenes Teilchen
(Masse m) mit der Ladung q und der Geschwindigkeit vx parallel zu den Platten.
E = Ey und B = Bz sein so eingestellt, dass sich keine Ablenkung des Teilchens
ergibt.
Berechnen Sie
freien Fall.
q
m
als Funktion von U, B, d, L und des Ablenkwinkels φ für den B-Feld-
.
Abgabe bis zum 27.10.2009, 11:15Uhr im Briefkasten “Physik C” auf N3