Какая температура необходима, чтобы средняя кинетическая энергия молекулы

Question

Физика: Какая температура необходима, чтобы средняя кинетическая энергия молекулы превысила энергию ионизации, если энергия ионизации молекулы водорода равна 15,4 эВ? Может ли возникнуть термоионизация

Luna_V_Ocheredi · Accepted Answer

Для решения этой задачи нам понадобится использовать формулу Больцмана, которая связывает среднюю кинетическую энергию молекулы (

E_{k}

) с температурой (

T

). Формула выглядит следующим образом:

E_{k} = \frac{3}{2} k T

где

k

— постоянная Больцмана (

k = 1, 38 \times 10^{- 23}

Дж/К),

T

— температура в кельвинах.

Также мы знаем, что энергия ионизации (

E_{i}

) молекулы водорода равна 15,4 электрон-вольтам (эВ). Чтобы узнать, какая температура необходима, чтобы средняя кинетическая энергия молекулы превысила энергию ионизации, нам нужно найти температуру, при которой

E_{k} > E_{i}

.

Давайте решим это уравнение для температуры:

\frac{3}{2} k T > E_{i}

Подставим значения и решим это уравнение:

\frac{3}{2} \times 1, 38 \times 10^{- 23} \times T > 15, 4

Перегруппируем и решим неравенство:

T > \frac{15, 4}{\frac{3}{2} \times 1, 38 \times 10^{- 23}}

Выполним вычисления:

T > \frac{15, 4}{2, 07 \times 10^{- 23}}

T > 7, 47 \times 10^{22} К

Таким образом, чтобы средняя кинетическая энергия молекулы водорода превышала энергию ионизации, температура должна быть выше

7, 47 \times 10^{22}

кельвинов.

Ответим теперь на вторую часть вопроса. При температуре ниже

7, 47 \times 10^{22}

К термоионизация водорода не возникает, так как энергия ионизации молекулы водорода (15,4 эВ) превышает среднюю кинетическую энергию молекулы при этих температурах.

Надеюсь, ответ был понятен школьнику. Если у вас есть еще вопросы, пожалуйста, задавайте!

Какая температура необходима, чтобы средняя кинетическая энергия молекулы превысила энергию ионизации, если энергия

Luna_V_Ocheredi

О проекте

Предметы

Задать вопрос

Привет!