Яка мінімальна швидкість руху електрона потрібна для йонізації атома нітрогену при енергії йонізації атома нітрогену в 14,5

Описание: Ионизация атома происходит, когда электрон покидает атом, оставляя его с положительным зарядом. Для осуществления этого процесса электрон должен иметь достаточную кинетическую энергию, чтобы преодолеть силу удержания отрицательно заряженного ядра атома.

Чтобы найти минимальную скорость, необходимую для ионизации атома нитрогена, мы можем использовать закон сохранения энергии. Кинетическая энергия электрона равна разности между его полной энергией и потенциальной энергией его связи с атомом.

Энергия ионизации атома нитрогена в данной задаче равна 14,5 эВ. Электрон имеет нулевую потенциальную энергию на бесконечности, поэтому его полная энергия равна его кинетической энергии.

Мы можем использовать формулу кинетической энергии:
E = (1/2)mv^2,
где E — кинетическая энергия, m — масса электрона, v — его скорость.

Теперь мы можем подставить известные значения в формулу и решить ее. Масса электрона составляет приблизительно 9,10938356 × 10^-31 кг.

Для приложения формулы к данной задаче нам также понадобится конвертировать эВ в джоули, так как СИ-единица — джоуль. 1 эВ равен 1,602176634 × 10^-19 Дж.

Пример использования: Для того, чтобы определить минимальную скорость, необходимую для ионизации атома нитрогена с энергией ионизации 14,5 эВ, мы можем выполнить следующие шаги по решению задачи:

1. Перевести эВ в джоули:
14,5 эВ * (1,602176634 × 10^-19 Дж/эВ) = 2,3200860353 × 10^-18 Дж.

2. Используя полученное значение энергии и известную массу электрона, решить уравнение для кинетической энергии:
E = (1/2)mv^2,
2,3200860353 × 10^-18 Дж = (1/2)(9,10938356 × 10^-31 кг)v^2.

3. Разрешить уравнение для v:
4,6401720706 × 10^-18 Дж = (9,10938356 × 10^-31 кг)v^2.
v^2 = (4,6401720706 × 10^-18 Дж) / (9,10938356 × 10^-31 кг).

4. Извлечь корень из обеих сторон уравнения:
v = √((4,6401720706 × 10^-18 Дж) / (9,10938356 × 10^-31 кг)).
v ≈ 2,176 × 10^6 м/с.

Таким образом, минимальная скорость, необходимая для ионизации атома нитрогена с энергией ионизации 14,5 эВ, составляет около 2,176 × 10^6 м/с.

Совет: Для лучшего понимания и применения кинетической энергии и ионизации атомов, рекомендуется ознакомиться с основами физики и уметь работать с единицами измерения и конвертировать их по необходимости.

Упражнение: Какая будет минимальная скорость, необходимая для ионизации атома гелия, если энергия ионизации атома гелия составляет 24,6 эВ? (Масса электрона: 9,10938356 × 10^-31 кг)