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.