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Física do Estado Sólido Flashcards

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1
Q

A Física do Estado Sólido explica as propriedades ______________ de matéria no estado sólido, ____________, a partir das suas propriedades ________________, na escala atómica.

A

macroscópicas; rígida; microscópicas

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2
Q

Os materiais sólidos podem apresentar um estrutura ____________, átomos colocados numa rede ____________, ou uma estrutura ____________, átomos colocados de forma irregular.

A

cristalina; regular; amorfa

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3
Q

Partículas idênticas são indiscerníveis devido à _________________ das suas funções de onda.

A

sobreposição

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4
Q

Se num sistema de partículas, se trocar a posição de duas partículas e a função de onda do sistema continuar igual, diz-se que a função de onda é _____________ (o que acontece com os ____________).

A

simétrico; bosões

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5
Q

A Física Estatística Clássica trata de partículas idênticas e ___________ com a distribuição de Maxwell-Boltzmann.

A

discerníveis

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6
Q

As Estatísticas Quânticas estudam partículas idênticas indiscerníveis com a Distribuição de Bose-Einstein para partículas de spin _________ e de Fermi-Dirac para fermiões.

A

inteiro

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7
Q

No limite clássico, todas as estatísticas são semelhantes. Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

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8
Q

O potencial químico não depende da temperatura. Verdadeiro ou Falso?

A

Falso

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9
Q

O potencial químico é determinado pelo número total de partículas e é nulo quando o número de partículas se conserva. Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

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10
Q

No que diz respeito à distribuição de Maxwell-Boltzmann, quanto ________ for a temperatura, maior é a gama de velocidades que as partículas podem tomar.

A

maior

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11
Q

Defina comprimento de onda térmico.

A

O comprimento de onda térmico representa a média do comprimento de onda das partículas do sistema, para um sistema de partículas em equilíbrio térmico à temperatura T.

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12
Q

Na estatística de Maxwell-Boltzmann, a distância média entre as partículas é dada por que expressão?

A

Raiz cúbica do volume a dividir pelo número de partículas.

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13
Q

A distribuição de MB é usada quando a distância média entre as partículas é pequena quando comparada com o comprimento de onda térmico. Verdadeiro ou Falso?

A

Falso

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14
Q

A distribuição de MB aplica-se a sistemas com uma _____________ concentração de partículas, a _________ temperatura e com partículas de massa ____________.

A

pequena; alta; elevada

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15
Q

Considerando bosões sem interações e com número total fixo, a Condensação de Bose-Einstein (BEC) consiste na ___________ de partículas no estado quântico E=0 e p=0. Abaixo da temperatura ___________, o comprimento de onda térmico é aproximadamente igual à ___________ ___________ ______ _____________ e começa a haver a sobreposição das ondas.

A

condensação; crítica; distância média entre partículas

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16
Q

Quando T = 0, temos um condensado puro e há apenas uma onda de matéria única comum a todas as partículas. Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

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17
Q

Nos fermiões, o potencial químico é _________ a 0. Nos bosões, é menor ou igual a 0.

A

maior

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18
Q

À temperatura crítica, o potencial químico é __________ a 0.

A

igual

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19
Q

Quais são os tipos de sólidos cristalinos?

A
  1. Sólidos Moleculares (polares, não polares e ligações de hidrogénio).
  2. Sólidos Iónicos
  3. Sólidos Covalentes
  4. Sólidos Metálicos
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20
Q

A estrutura cristalina tem que tipos de simetria?

A

Simetria de translação e de orientação (rotação, inversão e reflexão).

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21
Q

O potencial total que está associado à separação dos átomos é a soma dos potenciais associados às forças atrativas e às interações repulsivas (devida à sobreposição de eletrões - repulsão eletrostática e princípio da Exclusão). Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

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22
Q

Como é que se dá a ligação nos sólidos covalentes?

A

Através da partilha de eletrões, provenientes de diferentes átomos, havendo a sobreposição de distribuições de carga com spin oposto.

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23
Q

A estrutura de um metal pode ser vista como uma rede de iões positivos rodeada por um gás de eletrões quase livres. Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

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24
Q

Num cristal, os átomos vibram em torno das suas posições na rede cristalina, __________ __________, devido ao Princípio da Incerteza de Heisenberg, e efeito da temperatura.

A

efeito quântico

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25
Q

Os átomos movimentam-se em torno de uma posição de equilíbrio num movimento harmónico simples. Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

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26
Q

O que são os modos normais do sistema?

A

Os modos normais são oscilações coletivas dos átomos com a forma de uma onda vibracional.

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27
Q

A energia das ondas vibracionais não é quantizada. Verdadeiro ou Falso?

A

Falso

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28
Q

O fonões são ________, têm a estatística de Bose-Einstein, e o seu número não é _____________.

A

bosões; conservado

29
Q

Aplicando as condições de fronteira, temos que os valores de k permitidos é uma gama contínua. Verdadeiro ou Falso?

A

Falso. São valores discretos.

30
Q

Quando se muda o número de onda, k, somando ou subtraindo múltiplos de 2pi/a (‘a’ é a constante de rede ou separação entre partículas), os deslocamentos un e a frequência não mudam, pois as soluções são fisicamente idênticas. Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

31
Q

Para grandes comprimentos de onda, a relação de dispersão torna-se _________.

A

linear

32
Q

Cada valor de k descreve um modo normal de ____________ e o número de valores de k é igual ao número de _____________ do sistema.

A

vibração; átomos

33
Q

Os valores de k permitidos correspondem à separação mínima entre partículas. Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

34
Q

Para cada vetor de onda k, existem quantos modos de polarização?

A

3 (um longitudinal e dois transversais)

35
Q

A velocidade do som depende da polarização. Verdadeiro ou Falso?

A

Falso

36
Q

Os eletrões de condução constituem um gás de eletrões livres, sem interação com os iões da rede e sem interações entre si, mas obedecem ao Princípio de Exclusão de Pauli. Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

37
Q

Defina energia de Fermi.

A

A energia de Fermi é a energia do nível mais energético ocupado por eletrões livres num sistema de eletrões livres, no estado fundamental.

38
Q

Se a energia de um eletrão for superior à energia de Fermi, o sistema encontra-se no estado fundamental. Verdadeiro ou Falso?

A

Falso. Encontra-se num estado excitado.

39
Q

Quando T = 0 K, qual é a relação entre o potencial químico e a energia de Fermi?

A

São iguais.

40
Q

O número de orbitais no volume da esfera de Fermi (N/2) é igual ao número de vetores de onda. Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

41
Q

Quanto maior for a temperatura, mais eletrões podem ocupar mais __________ (e são os mais energéticos a transitar).

A

estados

42
Q

No modelo de Drude, todos os eletrões livres contribuem para a condução e todos se deslocam com a velocidade de deriva (vd). Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

43
Q

Quais são os problemas do modelo de Drude?

A

Apesar de prever a lei de Ohm, a expressão para a resistividade elétrica não apresenta a variação linear com a temperatura observada nas experiências e os valores previstos para a resistividade são muito superiores aos observados nas experiências.

44
Q

Segundo o modelo de Drude, a velocidade dos eletrões entre as colisões é dada pela distribuição de ______.

A

MB

45
Q

Na presença de um campo elétrico, E, os eletrões movem-se com uma velocidade média, que se designa por velocidade de deriva, vd. Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

46
Q

A densidade da corrente (J) é igual à intensidade da corrente a dividir pelo volume. Verdadeiro ou Falso?

A

É igual à intensidade da corrente a dividir pela área.

47
Q

A resistividade elétrica é o inverso da condutividade elétrica. Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

48
Q

Segundo a teoria quântica, nem todos os eletrões contribuem para a condução. Quais são os que contribuem?

A

Na presença de um campo elétrico, cada eletrão adquire uma velocidade de deriva e toda a esfera de Fermi é deslocada, sendo este deslocamento muito pequeno (vd«vF). A maioria das velocidades cancelam-se e apenas alguns eletrões (na zona sombreada) permanecem não compensados e produzem corrente.

49
Q

Na teoria quântica, a velocidade de condução é a velocidade de deriva. Verdadeiro ou Falso?

A

É a velocidade de Fermi.

50
Q

A onda de um eletrão propaga-se através de uma rede ___________ sem ____________, o percurso livre médio e o tempo livre médio são _____________ e a resistividade é nula.

A

periódica; dispersão; infinitos

51
Q

A dispersão por fonões (vibrações da rede) é _________________ ao número de fonões, o qual ______________ com a temperatura.

A

proporcional; aumenta

52
Q

A dispersão por imperfeições é dependente da temperatura. Verdadeiro ou Falso?

A

Falso. É independente da temperatura e é proporcional à concentração de imperfeições.

53
Q

Segundo a Teoria de Bandas a partir de Átomos Isolados, quantos níveis de energia surgem, em cada banda de energia, quando N átomos de aproximam?

A

N

54
Q

Num sólido, dado o grande número de átomos, tem-se um grande número de níveis numa banda de energia com largura deltaE, pelo que os níveis __________ podem ser vistos como uma banda ____________ de níveis de energia.

A

discretos; contínua

55
Q

Num sólido com N átomos, cada banda tem ____ níveis de energia.

A

N

56
Q

Qual é a capacidade de cada banda num sólido com N átomos?

A

2(2l + 1)N

57
Q

Segundo a Teoria de bandas a partir de reflexões da onda de um eletrão, considera-se o modelo de eletrões quase livres, no qual estes são fracamente perturbados pelo potencial periódico dos iões da rede. Verdadeiro ou Falso?

A

Verdadeiro

58
Q

Segundo a Teoria de bandas a partir de reflexões da onda de um eletrão, as funções de onda não são ondas ______________ para a direita ou para a esquerda. São ondas ______________ por ambas, existindo reflexão das ondas (onda estacionária).

A

viajantes; compostas

59
Q

Para cada par de ondas viajantes, é possível formar-se quantas ondas estacionárias?

A

Duas! A que corresponde à soma de ambas dá-nos informações sobre a carga eletrónica sobre os iões (menor energia potencial) e a que corresponde à subtração sobre a carga eletrónica entre os iões.

60
Q

O efeito da rede é introduzir ___________ de energia, energias proibidas.

A

hiatos

61
Q

Nos isolantes, o hiato de energia é de quantos eV?

A

10 eV

62
Q

Nos semicondutores, o hiato de energia é de quantos eV?

A

1 eV

63
Q

Defina semicondutor intrínseco.

A

Um semicondutor intrínseco (ou puro) é um semicondutor no qual o número de lacunas é igual ao número de eletrões de condução.

64
Q

Os semicondutores do tipo n são __________, adicionando um _________ à estrutura. O seu nível de energia está logo abaixo da banda de condução.

A

dadores; eletrão

65
Q

Os semicondutores do tipo p são _____________, adicionando uma __________ à estrutura. O seu nível de energia está logo acima da banda de valência.

A

aceitadores; lacuna

66
Q

Nos semicondutores, apenas a banda de condução é responsável pela condução. Verdadeiro ou Falso?

A

Falso. Ambas estão parcialmente (de lacunas e de eletrões) cheias pelo que podem gerar corrente.

67
Q

Num banda completamente cheia, o vetor de onda total dos eletrões é _________. Uma banda com a falta de um eletrão pode ser descrita em termos da _____________.

A

zero; lacuna

68
Q

O produto np, a dada temperatura, depende da pureza do cristal. Verdadeiro ou Falso?

A

Falso. É uma constante.

69
Q

Para temperaturas inferiores à temperatura de Debye, xd é muito menor do que 1. Verdadeiro ou Falso?

A

Falso. É muito maior que 1.

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