Trabajo y fuerza eléctrica sobre un mol de electrones con una diferencia de potencial (5605)

, por F_y_Q

Un mol de electrones se traslada una distancia de 2 ft entre una diferencia de potencial de 110 V. Calcula el trabajo y la fuerza eléctrica realizados sobre ellos.

Datos: |q_e| = 1.6\cdot 10^{-19}\ C ; N_A = 6.022\cdot 10^{23}

P.-S.

Para calcular el trabajo eléctrico debes calcular la carga total de un mol de electrones en primer lugar:

Q = 1.6\cdot 10^{-19}\ \frac{C}{\cancel{e^-}}\cdot 6.022\cdot 10^{23}\ \cancel{e^-} = \color[RGB]{0,112,192}{\bm{6.64\cdot 10^4\ C}}

El trabajo eléctrico es el producto de esta carga por la diferencia de potencial a la que se somete:

{\color[RGB]{2,112,20}{\bm{W_e = Q\cdot \Delta V}}} = 9.64\cdot 10^4\ C\cdot 110\ V = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{1.06\cdot 10^7\ J}}}


La fuerza eléctrica la obtienes al considerar el trabajo realizado como el producto de la fuerza eléctrica por el desplazamiento que sufren los electrones:

W_e = F_e\cdot d\ \to\ \color[RGB]{2,112,20}{\bm{F_e = \frac{W_e}{d}}}

Debes tener cuidado con las unidades porque la distancia no está expresada en metros. Puedes usar un factor de conversión dentro de la ecuación anterior para hacer el cambio:

F_e = \frac{1.06\cdot 10^7\ J}{2\ \cancel{ft}\cdot \frac{0.305\ m}{1\ \cancel{ft}}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{1.74\cdot 10^7\ N}}}