Какой минимальной скоростью должен обладать электрон, чтобы ионизировать молекулу кислорода, у которой работа ионизации составляет 13,5 эВ?

Физика 11 класс Ионизация атомов и молекул минимальная скорость электрона ионизация молекулы кислорода работа ионизации 13,5 эВ Новый

Чтобы определить минимальную скорость, которую должен иметь электрон для ионизации молекулы кислорода, необходимо учитывать работу ионизации. Работа ионизации - это минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из молекулы. В данном случае она составляет 13,5 эВ.

Для начала, преобразуем работу ионизации из электронвольт в джоули, так как в физике часто используется система СИ. 1 эВ равен 1,6 * 10^(-19) Дж. Таким образом, работа ионизации в джоулях будет равна:

• 13,5 эВ * 1,6 * 10^(-19) Дж/эВ = 2,16 * 10^(-18) Дж.

Теперь, чтобы электрон мог ионизировать молекулу, его кинетическая энергия должна быть равна или больше работы ионизации. Кинетическая энергия (КЭ) электрона выражается формулой:

КЭ = (m * v^2) / 2

где:

• m - масса электрона (приблизительно 9,11 * 10^(-31) кг),
• v - скорость электрона.

Приравняем кинетическую энергию к работе ионизации:

(m v^2) / 2 = 2,16 10^(-18) Дж

Теперь выразим скорость v:

1. Умножим обе стороны уравнения на 2:
2. m * v^2 = 4,32 * 10^(-18) Дж
3. Разделим обе стороны на массу электрона:
4. v^2 = 4,32 * 10^(-18) Дж / (9,11 * 10^(-31) кг)
5. Теперь вычислим значение v^2:

После расчетов мы получим:

• v^2 ≈ 4,75 * 10^12 м^2/с^2

Теперь найдем v, взяв квадратный корень:

• v ≈ 2,18 * 10^6 м/с.

Таким образом, минимальная скорость, которую должен иметь электрон для ионизации молекулы кислорода, составляет примерно 2,18 * 10^6 м/с.