какой должна быть минимальная скорость электрона для ионизации молекулы газа ,если энергия ее ионизации равна 45эВ (Me=9*10^-31кг)(1эВ=1,6*10^-19 Дж)
Ответы
Відповідь:
Для ионизации молекулы газа нужно преодолеть её энергию ионизации. Энергия ионизации (E) определяется как кинетическая энергия электрона (K) плюс его потенциальная энергия (U) в электрическом поле молекулы газа:
E = K + U.
Так как электрон заряжен отрицательно, а молекула газа заряжена положительно, то потенциальная энергия электрона в поле молекулы газа равна отрицательной величине, и её можно записать как:
U = -e * V,
где e - заряд электрона (приблизительно равен 1,6 * 10^-19 Кл),
V - потенциал ионизации молекулы газа (45 эВ в данном случае).
Таким образом, уравнение для энергии ионизации примет вид:
E = K - e * V.
Для того чтобы электрон ионизировал молекулу газа, его кинетическая энергия (K) должна быть не меньше, чем энергия ионизации (E).
K ≥ E,
K ≥ e * V.
Минимальная кинетическая энергия (K) электрона для ионизации молекулы газа будет равна энергии ионизации (E):
K = e * V.
Теперь подставим известные значения:
e = 1,6 * 10^-19 Кл,
V = 45 эВ = 45 * 1,6 * 10^-19 Дж.
K = 1,6 * 10^-19 Кл * 45 * 1,6 * 10^-19 Дж ≈ 7,2 * 10^-18 Дж.
Теперь, используя формулу кинетической энергии электрона:
K = (1/2) * m * v^2,
где m - масса электрона (9 * 10^-31 кг в данном случае),
v - скорость электрона.
Мы можем решить это уравнение относительно v:
v^2 = 2 * K / m,
v = √(2 * K / m).
Теперь, подставим значения и рассчитаем скорость электрона:
v = √(2 * 7,2 * 10^-18 Дж / 9 * 10^-31 кг) ≈ √(1,6 * 10^13 м^2/с^2) ≈ 4 * 10^6 м/с.
Таким образом, минимальная скорость электрона для ионизации молекулы газа составляет приблизительно 4 * 10^6 м/с.
Пояснення: