Какова минимальная скорость электрона, необходимая для ионизации молекулы газа, если энергия ионизации составляет 45 эВ (масса электрона Me равна 9*10^-31 кг, а 1 эВ равен 1,6*10^-19 Дж)?

Физика Университет Ионизация атомов и молекул минимальная скорость электрона ионизация молекулы газа энергия ионизации масса электрона 45 эВ физика скорость электрона Новый

Чтобы определить минимальную скорость электрона, необходимую для ионизации молекулы газа, нам нужно использовать закон сохранения энергии. В данном случае энергия, которую имеет электрон, должна быть равна энергии ионизации молекулы.

Шаги решения:

1. Преобразование энергии ионизации в джоули:
   • Энергия ионизации составляет 45 эВ.
   • 1 эВ = 1,6 * 10^-19 Дж, следовательно, 45 эВ = 45 * 1,6 * 10^-19 Дж.
   • Вычисляем: 45 * 1,6 = 72 Дж, значит, энергия ионизации в джоулях равна 72 * 10^-19 Дж.
2. Использование формулы для кинетической энергии:
   • Кинетическая энергия (K) электрона выражается формулой: K = (1/2) * Me * v^2, где Me - масса электрона, v - скорость электрона.
   • Для ионизации нам нужно, чтобы кинетическая энергия электрона была равна энергии ионизации: (1/2) * Me * v^2 = 72 * 10^-19 Дж.
3. Преобразование уравнения для нахождения скорости:
   • Умножим обе стороны уравнения на 2: Me * v^2 = 2 * 72 * 10^-19.
   • Теперь выразим v^2: v^2 = (2 * 72 * 10^-19) / Me.
   • Подставим значение массы электрона: Me = 9 * 10^-31 кг.
   • Теперь мы получаем: v^2 = (2 * 72 * 10^-19) / (9 * 10^-31).
   • Рассчитаем: v^2 = (144 * 10^-19) / (9 * 10^-31) = 16 * 10^{12}.
   • Теперь найдем v: v = √(16 * 10^{12}) = 4 * 10^6 м/с.

Ответ: Минимальная скорость электрона, необходимая для ионизации молекулы газа, составляет 4 * 10^6 м/с.