Question

50 баллов При обычных условиях газы почти полностью состоят из нейтральных атомов и молекул и являются диэлектриками. а) Под влиянием каких факторов газ может быть проводником электричества? б) При каком значении напряжения между электродами в трубке может начаться самостоятельный газовый разряд, если длина свободного пробега электрона 0,05 мм, а энергия ионизации молекул газа 2,4 • 10–18 Дж?

Answer 1

Объяснение:

а) Если газ нагреть до состоянии плазмы он будет проводить электричество (например огонь - плазма проводит электричество)

б) W = e • E • L = e • U

U = $\frac{w}{e}$

U = $\frac{2.4 \times 1 {10}^{ - 18} }{1.6 \times {10}^{ - 19} } = 15$

Answer 2

а) Газ может стать проводником электричества под влиянием ионизации, то есть процесса, при котором атомы или молекулы газа теряют или получают электроны, образуя ионы (заряженные частицы). Ионизация может произойти под воздействием различных факторов, таких как:

1. Электрическое поле: При наличии достаточно сильного электрического поля, электроны могут быть вырваны из атомов или молекул, образуя положительные ионы (катионы) и свободные электроны.
2. Тепловая энергия: При высокой температуре атомы и молекулы получают достаточно энергии для ионизации.
3. Удары с другими частицами: Столкновения с быстрыми частицами (например, электронами) могут вызвать ионизацию.

б) Для начала самостоятельного газового разряда (также известного как плазменный разряд) необходимо преодолеть энергию ионизации молекул газа. Энергия ионизации - это минимальная энергия, необходимая для вырывания электрона из атома или молекулы.

Для определения напряжения, при котором начнется газовый разряд, можно использовать формулу: $U_{\text{разряда}} = \frac{E_{\text{ионизации}}}{e},$ где

• $U_{\text{разряда}}$ - напряжение разряда,
• $E_{\text{ионизации}}$ - энергия ионизации молекул газа,
• $e$ - элементарный заряд (приблизительно $1.602 \times 10^{-19}$ Кл).

Подставляя данные, получим: $U_{\text{разряда}} = \frac{2.4 \times 10^{-18}\, \text{Дж}}{1.602 \times 10^{-19}\, \text{Кл}} \approx 15\, \text{В}.$

Таким образом, при напряжении порядка 15 В между электродами в газовой трубке может начаться самостоятельный газовый разряд, если предполагается, что другие факторы, такие как длина свободного пробега электрона, не оказывают значительного влияния на начало разряда.