Quesito su effetto fotoelettrico

[gekofive]

Per me era abbastanza chiaro che nel caso dell'estrazione di un elettrone, l'energia in eccesso si trasforma in energia cinetica. Ci sono anche tanti esercizi che chiedono proprio di stabilire la velocità degli elettroni estratti. La mia domanda che riporto qui dall'altra discussione riguarda il caso in cui si abbia solo l'eccitazione dell'atomo interessato.

Prendiamo un atomo di idrogeno. Il suo elettrone quando non eccitato, ha un'energia di -13,6 eV. Se viene colpito da un fotone con energia di 15 eV, il fotone viene catturato, l'atomo viene ionizzato e l'elettrone espulso con energia cinetica 1,4 eV. Se invece il fotone ha energia 10,2 eV, il fotone viene catturato e l'elettrone sale dal livello 1 al livello 2.
Ma se il fotone ha energia 11 eV, che fine fanno 0,8 eV di energia in eccesso? Non possono andare in energia cinetica e non bastano per far salire l'elettrone al livello 3. Che fine fanno?

[EcoTan]

non ha senso definire la temperatura di un atomo

Sicuro. Ma l'atomo eccitato non può mettere in agitazione la molecola cui appartiene? Magari con l'intermediazione di un fotone a bassa energia detto anche "termico"?

[boiler]

Ma se il fotone ha energia 11 eV, che fine fanno 0,8 eV di energia in eccesso? Non possono andare in energia cinetica e non bastano per far salire l'elettrone al livello 3. Che fine fanno?

Qui siamo arrivati al punto in cui i miei ricordi sono molto confusi.

Se non erro c'è in realtà una distribuzione di energie, quindi il passaggio quantizzato è in realtà "spalmato" su un certo intervallo di salti piú piccoli: dovrebbero essere la struttura fine ed iperfine, che hanno a che fare con l'interazione tra i quadrupoli elettrici. Considera queste ultime frasi come chiacchiere da bar! Sono veramente arrugginito e al momento non ho tempo di scavare nel libro di fisica

Se PietroBaima passa da queste parti, saprà certamente dare una risposta rigorosa

Boiler

[gekofive]

@ EcoTan in risposta a [12]

Non credo proprio che la temperatura si possa definire in questo modo. La temperatura ha un carattere statistico che implica considerare un numero enorme di particelle, proprio per considerarle statisticamente.
Nel caso più semplice che viene trattato all'inizio di ogni testo di termodinamica ci sono i gas perfetti. Se prendiamo l'idrogeno a bassa pressione abbiamo un caso molto vicino a quello ideale. Ogni particella ha una sua velocità che cambia continuamente in modulo e direzione a causa degli urti con altre particelle e con le pareti del contenitore. La temperatura del gas è definita come la velocità media delle particelle. Dato che in condizioni di equilibrio la temperatura è costante, si capisce che deve esserlo anche la velocità media e che quindi il numero di particelle da considerare deve essere statisticamente elevato. Cioè devono essere tante, non 10, 100 o 1000. Devono essere tante da giustificare la definizione. Meno sono e meno senso ha parlare di temperatura. Da questo si deduce che per un atomo o una molecola non ha alcun senso definire la sua temperatura.

[boiler]

@ Boiler in risposta a [12]

Intendevi probabilmente scrivere EcoTan

Non credo proprio che la temperatura si possa definire in questo modo.

Le molecole però hanno diversi modi vibrazionali e se l'energia di questi modi aumenta, si potrebbe considerare un'aumento di temperatura, no? È quello che succede nella conversione interna (per esempio nel quenching di fenomeni di fluorescenza).

Boiler

[gekofive]

Intendevi probabilmente scrivere EcoTan

Scusa, ho corretto.

... (per esempio nel quenching di fenomeni di fluorescenza).

Non conosco questi casi particolari, prendevo in esame la cosa dal punto di vista teorico. Tutti i testi che ho potuto vedere, parlano di velocità media. Non credo che questo concetto vari se consideriamo diversi tipi di vibrazioni. Anzi, credo che l'applicazione del concetto di media serva proprio a superare questa differenze. Resta il fatto che più si riduce il numero di campioni in una media e più il risultato perde di significato. Nel caso del campione singolo, è la stessa definizione a cadere. Poi si potrebbe discutere quanto senso ha definire la temperatura di una massa di di idrogeno formata da due molecole o da 10, 100 o 10^20. Non credo ci sia un confine definito. Per 10^20 molecole è perfettamente lecito, per una non lo è per definizione, in mezzo dipende da quanto siamo disposti a discostarci dal significato reale che si è voluto dare a quella grandezza.

[gekofive]

conversione interna

Ho letto la pagina che hai linkato, ma quello che scrivono mi lascia molto perplesso. Parlano del calore come forma di energia, ma è sbagliato. Il calore è l'energia termica scambiata tra due corpi a temperatura differente, non è l'energia in se. Dire che all'interno di una molecola il salto energetico si trasforma in calore va contro la definizione stessa di calore, anche se è un errore molto comune. A scuola per esempio mi avevano insegnato proprio che il calore è una delle forme dell'energia, cosa che poi ho scoperto non essere vera. Se nella pagina Wiki il calore è usato in quei termini, non mi sento di prendere il resto di quanto scritto come riferimento.

[Etemenanki]

Non e' che torniamo al calorico ed al flogisto, vero ?
(scherzo )

[EcoTan]

Grazie a tutti, considero risolto il quesito. Nel caso dell'effetto fotoelettrico l'energia in più va in energia cinetica dell'elettrone, nel caso dell'eccitazione di un atomo va in calore. Ovviamente se l'atomo fosse solo e isolato non potremmo parlare propriamente di calore e tanto meno di temperatura.

[gekofive]

nel caso dell'eccitazione di un atomo va in calore.

E' proprio ciò che non mi pare accettabile.
All'inizio credevo fosse una domanda terra terra, ma tutti quelli che dovrebbero saper rispondere si tengono alla larga o danno non-risposte.
L'ipotesi che mi sembra più corretta è "emette un fotone di energia adeguata", ma nessuno me l'ha confermato.