ACTIVIDAD 7: MILLIKAN: LA UNIDAD DE CARGA ELÉCTRICA.
En esta nueva entrada de nuestro blog resolveremos algunas cuestiones y datos curiosos sobre Millikan. Pero antes de ver nuestro trabajo, te recomendamos que leas el capítulo del libro "De Arquímedes a Einstein", el cual está dedicado a Millikan.
1- Explicación de la hipótesis de Symmer acerca del fluido vítreo (+) y el fluido resinoso (-) desde el punto de vista de tus conocimientos de la electrostática.
La hipótesis de Symmer quería decir que la electricidad se encontraba en todas partes. Él creía que existían dos fluidos eléctricos, el fluido vítreo (+) y el fluido resinoso (-). Y él sostenía que cuando en un cuerpo se encontraba la misma cantidad de (+) que de (-) dicho cuerpo era un fluido neutro. Sin embargo, esto podía cambiar debido a causas como el frotamiento o las reacciones químicas, mediante las cuales conseguiríamos variar la cantidad de (+) y (-) haciendo que una de ellas dominara sobre la otra, originando así fenómenos eléctricos. Finalmente, él sostenía que los fluidos tendían a juntarse otra vez formando así fluidos neutros.
2- Explicar el funcionamiento de un tubo de descarga. ¿Por qué consiguió Thomson desviar los rayos catódicos? ¿Cómo influye la presión del gas enrarecido del interior?
Un tubo de descarga es un tubo de vidrio con dos electrodos soldados, uno a cada extremo, y que contiene un gas en su interior a baja presión. Cuando hay una diferencia de potencia entre los dos electrodos, instantáneamente se produce un campo eléctrico intenso donde los electrones son atraídos a gran velocidad. En el recorrido los electrones chocan con los átomos del gas que hay en el interior del tubo arrancándole electrones. La desaparición de estos electrones tiene como resultado el fenómeno luminoso de la descarga. Si la presión del tubo disminuye a niveles aún más bajos, aparecerá una corriente de rayos conocida como catódicos, se llama así porque siempre viajan desde el electrodo negativo (cátodo) al positivo (ánodo).
Se sabía que los rayos catódicos podían ser desviados por un campo magnético, pero los intentos de desviarlos con un campo eléctrico habían sido infructuosos. Thomson pensaba que esto podía ser un problema de insuficiente vacío en el tubo, así que construyó su propia versión para conseguir el vacío más perfecto posible dentro de él.
3- Explica el modelo de Thomson del átomo e investiga por qué no es un modelo viable según los descubrimientos posteriores.
El modelo del átomo de Thomson fue el primero en expresar la idea de que el átomo se dividía en las llamadas partículas fundamentales: Electrón, protón y neutrón. Thomson pensaba que el átomo era una esfera de carga positiva la cual llevaba introducidos en ella pequeños electrones distribuidos por todo el núcleo.
Este no es un modelo viable porque hoy en día sabemos que el átomo no es compacto como decía Thomson, además, Thomson suponía que el núcleo era todo el átomo, pero Rutherford descubrió posteriormente que el núcleo era muy pequeño en comparación con todo el átomo.
4- Millikan trabajó en la Universidad de Chicago a las órdenes de Albert Michelson. Describe brevemente el experimento por el que es famoso este investigador. ¿Qué es el éter? ¿Crees que su existencia sigue siendo una hipótesis viable?
El investigador Albert Michelson es famoso por su experimento en el que trabajó junto con Edward Morley. Este experimento fue llevado a cabo en 1887 y al principio consistía en intentar medir la velocidad con la que se movía la Tierra con respecto al éter, y tratar de demostrar que si la Tierra viaja a través del éter, éste crea una corriente, y un rayo de luz que viajara en contra y más tarde a favor, debería tardar menos en recorrer una distancia “x” que otro que la recorriera en ángulo recto. Para tratar de lograr esta hazaña, contaban con un instrumento creado por Michelson (el interferómetro), el cual permitía enviar dos rayos de luz desde la misma fuente en direcciones perpendiculares, para luego poder “recogerlos” en un mismo punto y verificar cual tardaba más. El resultado de este experimento fue que ambos rayos de luz llegaban a la vez, por lo que la teoría del éter tenía algún fallo, aunque el éter no fue descartado todavía.
El éter es lo que se creía en la antigüedad que era una sustancia muy fina y ligera la cual ocupaba todos los espacios vacíos como un fluido. Se creía que ésta era la encargada de impulsar la materia en todo el universo.
Nosotros creemos que la existencia del éter no es una hipótesis viable porque hoy en día existen muchas teorías que afirman que en el vacío no hay absolutamente nada, y que la materia se expande por el universo de otra forma. Esta teoría de la no existencia del éter fue aceptada por Newton.
Según el modelo de Bohr del átomo los electrones se reparten en diferentes capas u órbitas. Estas órbitas representan los niveles de energía y giran alrededor del núcleo. Además este modelo explica como si se le aplica energía a un electrón sube de órbita y desprende energía al subir. Por lo que al aplicarle rayos X a un átomo de aceite sus electrones subirán de órbitas, y el átomo se convierte en ión, quedando así ionizado.
El experimento que realizó Millikan para así poder determinar la carga del electrón fue el experimento de las gotas de aceite. Este experimento consiste en dejar caer dos gotas de aceite desde una cierta altura. Lo que hizo Millikan fue conectar un campo eléctrico dirigido hacia arriba, por lo que se produce una fuerza de repulsión que puede hacer tres cosas:
1. Si la fuerza de atracción de la Tierra (el peso) de la gota es mayor que la de repulsión eléctrica, la gota sigue cayendo, aunque a menor velocidad.
2. Si la fuerza de repulsión eléctrica es mayor que el peso, la gota de aceite invierte el sentido de su movimiento y sube.
3. Si ambas fuerzas se igualan las gotas de aceite permanecen estáticas en el aire.
7- ¿Qué es el efecto fotoeléctrico? Puedes enseñar alguna aplicación actual de este fenómeno por cuya explicación teórica, Albert Einstein, recibió el premio Nobel. Millikan también comprobó experimentalmente la hipótesis de Einstein aunque dijera de ella que "le falta una base teórica satisfactoria".
El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material al incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta).
Una de las aplicaciones más importantes de este efecto son las células fotovoltaicas que son la base para la energía solar.
8- ¿Por qué piensas que es interesante que los científicos pasen algunos años en otros centros de investigación distintos a los que se formaron?
Nos parece interesante que los científicos pasen algunos años en otros centros de investigación porque así aprenden nuevos puntos de vista y opiniones, y no se quedan solo en lo que ellos ya sabían y utilizaban. Además, yendo a otros centros de investigación podrían discutir y por tanto mejorar sus teorías científicas.
9- ¿Por qué es recomendable (o no) leer libros de divulgación científica?
Nosotros creemos que es recomendable leer libros de divulgación científica si te gusta leer y te gusta la ciencia. Porque así, además de hacer una actividad que te gusta, te ayuda a mejorar de cara a las asignaturas. Sin embargo, si no te gusta una de las dos cosas deberías hacer un esfuerzo, ya que obtendrías múltiples beneficios de esta actividad.
10- Construye con materiales reutilizados tu propio modelo atómico (Thomson, Rutherford o Bohr) y cuelga en tu blog un reportaje gráfico de él (foto, vídeo o vídeomontaje). A continuación os presento mi modelo de "pizza de aceitunas" del átomo de Thomson:
Nosotros hemos construido el modelo de un átomo de Thomson:
En la imagen aparece un plato a modo del núcleo del átomo y las monedas hacen de electrones sueltos por el núcleo, siendo el núcleo positivo:
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