Каково напряжение между электродами и энергия ионизации атома, если свободный пробег электрона в газе составляет

Чтобы решить данную задачу, нам понадобятся следующие понятия:

1. Свободный пробег электрона (\(l\)) - это средняя длина пути, которую проходит электрон между столкновениями с атомами газа. В данной задаче \(l = 2\) мм (\(0.002\) м).

2. Расстояние между электродами (\(d\)) - это физическое расстояние между двумя электродами, между которыми создается электрическое поле. В данной задаче \(d = 5\) см (\(0.05\) м).

3. Напряженность поля (\(E\)) - это физическая величина, определяющая силу, с которой электрическое поле действует на заряды в данной точке. В данной задаче \(E = 5\) кВ/м (\(5000\) В/м).

Теперь рассмотрим решение:

Для начала найдем значение напряжения между электродами (\(U\)). Для этого воспользуемся формулой:

\[U = E \cdot d\]

Подставим известные значения:

\[U = 5000 \, \text{В/м} \cdot 0.05 \, \text{м} = 250 \, \text{В}\]

Таким образом, напряжение между электродами составляет 250 В.

Теперь рассмотрим вычисление энергии ионизации атома (\(W\)). Энергия ионизации представляет собой минимальную энергию, необходимую для отрыва электрона от атомного ядра. В данной задаче, энергия ионизации (\(W\)) и свободный пробег электрона (\(l\)) связаны следующим соотношением:

\[W = \frac{e \cdot U}{l}\]

где \(e\) - элементарный заряд.

Значение элементарного заряда \(e\) равно \(1.6 \times 10^{-19}\) Кл (колумб).

Подставим известные значения:

\[W = \frac{{1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \cdot 250 \, \text{В}}}{{0.002 \, \text{м}}} = 2 \times 10^{-14} \, \text{Дж}\]

Таким образом, энергия ионизации атома составляет \(2 \times 10^{-14}\) Дж (джоулей).

Итак, мы получаем, что напряжение между электродами равно 250 В, а энергия ионизации атома составляет \(2 \times 10^{-14}\) Дж.