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

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!