Pregunta 5 · Física UAB 2025

Context

Convocatòria: Segon Parcial de Física (Grau de Biologia) – Gener del 2025.

Dades i constants ùtils: $R = 8{,}314\text{ J/(mol}\cdot\text{K)}$, $k_B = 1{,}38\cdot 10^{-23}\text{ J/K}$, $1\text{ eV} = 1{,}602\cdot 10^{-19}\text{ J}$, $e = 1{,}602\cdot 10^{-19}\text{ C}$, $m_e = 9{,}11\cdot 10^{-31}\text{ kg}$, $h = 4{,}1357\cdot 10^{-15}\text{ eV}\cdot\text{s}$, $c = 3\cdot 10^8\text{ m/s}$, $1\text{ u} = 1{,}66\cdot 10^{-27}\text{ kg}$.

Pregunta 5 (2 punts). Espectròmetre de masses i selector de velocitats

Un dispositiu d'espectrometria de masses consta d'un selector de velocitats configurat amb un camp elèctric i un camp magnètic mútuament perpendiculars, orientats també perpendicularment a la velocitat dels ions incidents. A continuació, els ions accedeixen a una cambra semicircular on només actua el camp magnètic, descrivint una trajectòria circular que els condueix a un detector a una distància $d$:

a.

Realitzeu l'esquema de les forces que actuen sobre una partícula de càrrega positiva a l'interior del selector de velocitats.

b.

Si el mòdul del camp elèctric del selector és de $20\text{ N/C}$ i es requereix seleccionar una velocitat d'ions de $8\cdot 10^3\text{ m/s}$, quin valor s'ha d'aplicar al camp magnètic?

c.

Calculeu la distància d'impacte, $d$, per a ions de triti ($^3\text{H}^+$, isòtop de l'hidrogen de massa $m = 3\text{ u}$).

d.

A quina separació respecte de la marca del triti es registrarà l'impacte dels ions de deuteri ($^2\text{H}^+$, amb massa $m = 2\text{ u}$)?