Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

Rbx8voNs70s5m1

Ćwiczenie 1

Wskaż zdanie prawdziwe.

Po jonizacji, atom posiada wypadkowy ujemny ładunek elektryczny.
Jonizacja to oderwanie protonu od atomu.
Podczas jonizacji od atomu odrywany jest elektron.
Atom, który uległ jonizacji nazywamy anionem.

R1IfLiOHSMRgT1

Ćwiczenie 2

Wskaż zdanie prawdziwe.

Zjawisko jonizacji może zajść po silnym ochłodzeniu materiału.
Aby zjonizować gaz atomów, należy umieścić go w silnym polu magnetycznym.
Fotojonizacja to oderwanie elektronu od atomu pod wpływem światła.
Zjawisko fotojonizacji wymaga zastosowania silnego zewnętrznego pola elektrycznego.

RBCXyt3euKPyg1

Ćwiczenie 3

Wskaż zdania prawdziwe.

Wraz ze zwiększaniem temperatury danego materiału, jego jonizacja będzie zachodziła coraz wolniej.
Bardziej prawdopodobne jest, że uda się zjonizować dany atom za pomocą wiązki promieniowania rentgenowskiego niż wiązki promieniowania ultrafioletowego.
Im większa jest energia wiązania między jądrem i elektronem, tym silniejszego zewnętrznego pola elektrycznego należy użyć, by oderwać elektron.
Silne zewnętrzne pole elektryczne utrudnia jonizację atomów, gdyż na elektrony działa wtedy większa siła przyciągająca je do jądra.

R1XQOQXXRLttr1

Ćwiczenie 4

Wskaż zdania prawdziwe.

W wyniku jonizacji może powstać jon litu Li⁴⁺.
W praktyce, ciężko jest oderwać od atomu więcej niż jeden elektron, bo energia jonizacji kolejnych elektronów szybko wzrasta.
Atom helu nie może ulec jonizacji, gdyż ma wypełnioną powłokę elektronową.
Efektem jonizacji atomu wodoru jest swobodny proton.

R5DYKfuc7QCn11

Ćwiczenie 5

Uzupełnij równanie, które poprawnie opisuje akt jonizacji kationu wapnia, z którego poprzednio usunięto jeden elektron.

${Ca}^{+}$ , ${Ca}^{2+}$ , $+$ , ${Ca}^{0}$ , $\to$

${1 e}^{-}$

Ćwiczenie 6

Lampa neonowa zaczyna świecić, gdy wartość napięcia zasilającego wynosi 100 V. Wykorzystując równanie $e U \geq E_{j}$ (podane w części „Warto przeczytać”), określ wartość energii jonizacji gazu w lampie i wyraź ją w eV (elektronowoltach). Zastanów się, czy otrzymana wartość jest przeszacowana czy niedoszacowana?

Ćwiczenie 7

Raa9aeGtaKpGs

Energia jonizacji atomu wodoru wynosi 13,6 eV. Oblicz graniczną długość fali światła, która spowoduje jonizację. 1 eV = 1,6 · 10^-19 J. Wynik podaj w nanometrach, zaokrąglając go do trzech miejsc znaczących. Jakiej części widma promieniowania elektromagnetycznego odpowiada ta długość fali? Odpowiedź:

λ_{g}

= Tu uzupełnij nm, fala ta leży w zakresie długości fal typowych dla promieniowania rentgenowskiego

Energia jonizacji atomu wodoru wynosi 13,6 eV. Oblicz graniczną długość fali światła, która spowoduje jonizację. 1 eV = 1,6 · 10^-19 J, prędkość światła w próżni c = 3 · 10⁸ m/s, a stała Plancka h = 6,63 · 10^-34 J·s.
Wynik podaj w nanometrach, zaokrąglając go do trzech miejsc znaczących. Jakiej części widma promieniowania elektromagnetycznego odpowiada ta długość fali?

Odpowiedź: $λ_{g}$ = ............ nm.

Energia fotonu $E_{f}$ związana jest z długością fali promieniowania $\lambda$ następującą relacją:

$E_{f}=\frac{hc}{\lambda},$

gdzie $c$ = 3 · 10Indeks górny 8 m/s jest prędkością światła w próżni, a $h$ = 6,63 · 10Indeks górny -34 J·s to stała Plancka.

λ = \frac{h c}{E_{f}} = \frac{6, 63 \cdot 10^{- 34} J \cdot s \cdot 3 \cdot 10^{8} \frac{m}{s}}{13, 6 \cdot 1, 6 \cdot 10^{- 19} J} \approx 91, 4 \cdot 10^{- 9} m

Fala ta leży w zakresie długości fal typowych dla promieniowania rentgenowskiego

Ćwiczenie 8

RJBoYMMN84cmW

Przeanalizuj zależność gęstości prądu elektronowego od temperatury ciała, wynikającą z prawa Richardsona. Określ, ile wyniesie gęstość prądu w temperaturze 950°C, jeśli w temperaturze 900°C wynosiła ona $j$ = 500 nA/m². Praca wyjścia wynosi 5 eV. Wynik zaokrąglij do dwóch cyfr znaczących.

Stała Boltzmanna k_B = 1,38 · 10^-23 J /K, 1 eV = 1,6 · 10^-19 J.

Odpowiedź: $j$ = ............ nA/m².

Z prawa Richardsona gęstość prądu

$j=A_R\frac{4\pi mk_B^2e}{h^3}T^2e^{-\frac{W}{k_BT}}$

Stosunek gęstości prądu dla obu temperatur:

\frac{j (T_{2})}{j (T_{1})} = {(\frac{T_{2}}{T_{1}})}^{2} \frac{e^{- \frac{W}{k_{B}} T_{2}}}{e^{- \frac{W}{k_{B}} T_{1}}} = {(\frac{T_{2}}{T_{1}})}^{2} e^{\frac{W}{k_{B}} (\frac{1}{T_{1}} - \frac{1}{T_{2}})}

gdzie TIndeks dolny 1 = 1173 K, T2 = 1223 K, j(T1) = 500 nA/mIndeks górny 2, W = 5 eV.

Stała Boltzmanna:

k_{B} = 1, 38 \cdot 10^{- 23} \frac{J}{K} = \frac{1, 38 \cdot 10^{- 23}}{1, 6 \cdot 10^{- 19}} \frac{e V}{K} = 0, 86 \cdot 10^{- 4} \frac{e V}{K}

Po wykonaniu obliczeń i zaokrągleniu wyniku do dwóch cyfr znaczących otrzymujemy:

j (T_{2}) \approx 4100 \frac{n A}{m^{2}}

Jak widzisz, gęstość prądu opisana prawem Richardsona bardzo szybko rośnie z temperaturą. Dla danych z zadania, wystarczyło zwiększenie temperatury o 50°C, by gęstość prądu wzrosła ponad ośmiokrotnie!

Animacja

Dla nauczyciela