Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RVAnKnrmEFyQy1

Ćwiczenie 1

Wskaż wszystkie prawidłowe stwierdzenia odnoszące się do jonizacji termicznej.

Zjawisko jonizacji termicznej polega na zderzeniach wysokoenergetycznych cząstek wpadających w obszar gazu z obojętnymi atomami, wskutek czego powstaje jon dodatni (kation) i elektron swobodny.
Jonizacja termiczna jest istotnym mechanizmem jonizacji zachodzącym w atmosferach gwiazd (również Słońca).
Jonizacja termiczna gazu zachodzi w każdej temperaturze.
Temperatura jest określana jako miara stopnia jonizacji termicznej gazu doskonałego.

R1WJIfyjKQXvT1

Ćwiczenie 2

W jaki sposób zmienia się zdolność gazu do przewodzenia prądu elektrycznego wraz ze wzrostem jego temperatury?

rośnie
maleje
początkowo rośnie, a potem maleje
nie zmienia się

RmYAOKo7h215f1

Ćwiczenie 3

Dlaczego liczba jonów w gazie rośnie wraz ze wzrostem jego temperatury?

a) Dlatego, że wzrasta liczba atomów, a więc częściej może dochodzić do zderzeń. [{PRAWDA} / {#FAŁSZ}]

b) Dlatego, że atomy poruszają się coraz szybciej, a więc zwiększa się liczba zderzeń, które potencjalnie mogą doprowadzić do jonizacji. [{#PRAWDA} / {FAŁSZ}]

c) Dlatego, że wskutek ruchów termicznych zmniejsza się energia jonizacji atomów, a więc łatwiej dochodzi do jonizacji. [{PRAWDA} / {#FAŁSZ}]

d) Dlatego, że atomy mają coraz większą energię kinetyczną, coraz częściej przekraczającą energie jonizacji. [{#PRAWDA} / {FAŁSZ}]

Ćwiczenie 4

Rv91o3tp2Vb5R

Dwa obojętne atomy gazu o energii kinetycznej 10 eV każdy, zderzyły się centralnie. Po zderzeniu ich kierunek ruchu zmienił się na przeciwny, a energia każdego z nich wynosiła 3 eV. Ile wynosi energia jonizacji atomów tego gazu? Załóż, że energia kinetyczna elektronu wybitego z atomu jest pomijalnie mała.

Odp.: ............ eV

Zgodnie z prawem zachowania energii energia układu przed zderzeniem jest równa energii po zderzeniu. Zatem energia jonizacji jest różnicą energii kinetycznych atomów przed zderzeniem i po zderzeniu, czyli:

E_{j} = 2 \cdot 10 e V - 2 \cdot 3 e V = 14 e V

Ćwiczenie 5

R16GOJfy7b1bl

Rysunek składa się z trzech części ilustrujących zderzenia atomu. Atom przedstawiony jest jako czerwona kulka oznaczona literą wielkie A. Do kulki przyłożony jest poziomy wektor prędkości zwrócony w prawo i oznaczony literą małe v z indeksem dolnym wielkie A i strzałką nad nią. Na rysunku ilustrującym pierwszy przypadek zderzenia na prawo od atomu znajduje się mniejsza niebieska kulka symbolizująca elektron. Kulka oznaczona jest literą małe e z indeksem górnym minus, a do kulki przyłożony jest poziomy wektor prędkości zwrócony w lewo i oznaczony literą małe v z indeksem dolnym małe e i strzałką nad nią. Na rysunku ilustrującym drugi przypadek zderzenia na prawo od atomu znajduje się drugi atom przedstawiony jako czerwona kulka oznaczona literą wielkie B. Do kulki przyłożony jest poziomy wektor prędkości zwrócony w prawo i oznaczony literą małe v z indeksem dolnym wielkie B i strzałką nad nią. Na rysunku ilustrującym trzeci przypadek zderzenia na prawo od atomu znajduje się drugi atom przedstawiony jako czerwona kulka oznaczona literą wielkie C. Do kulki przyłożony jest poziomy wektor prędkości zwrócony w lewo i oznaczony literą małe v z indeksem dolnym wielkie C i strzałką nad nią. — Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

R1KW0KtqAFzor

Poruszający się atom gazu (A) o energii kinetycznej równej $0, 9 E_{j}$ (gdzie $E_{j}$ jest jego energią jonizacji) zderza się z poruszającymi się wzdłuż tej samej prostej: w pierwszym przypadku z elektronem o prędkości takiej samej, jak atom lecz skierowanej przeciwnie, w drugim z innym atomem (B) o energii kinetycznej równej $0, 5 E_{j}$ i prędkości skierowanej zgodnie, a w trzecim przypadku z atomem (C) o energii $0, 5 E_{j}$ i prędkości skierowanej przeciwnie. W której sytuacji nastąpi jonizacja?

Przy zderzeniu z elektronem
Przy zderzeniu z pierwszym atomem (B)
Przy zderzeniu z drugim atomem (C)
Przy obu zderzeniach z atomami

Ćwiczenie 6

R15QwjFF1qb0i

Z jaką minimalną prędkością musi uderzyć atom helu w inny, nieruchomy atom, aby doszło do jego jonizacji? Masa atomu helu wynosi $6, 5 \cdot 1 0^{- 27}$ , a jego energia jonizacji 25 eV. Uzyskany wynik podaj z dokładnością do tysięcy m/s.

Odp.: ............ m/s.

$1 e V = 1, 6 \cdot 1 0^{- 19} J$ . $E_{j} \leq E_{k} = \frac{1}{2} m v^{2}$

Energia jonizacji $E_{j} \leq E_{k} = \frac{1}{2} m v^{2}$ .

Do obliczenia minimalnej prędkości przyjmujemy, że $E_{j} = E_{k}$ . Stąd minimalna prędkość:

v = \sqrt{\frac{2 E_{j}}{m}} = \sqrt{\frac{2 \cdot 25 \cdot 1, 6 \cdot 10^{- 19} J}{6, 5 \cdot 10^{- 27} k g}} \approx 35000 \frac{m}{s}

R1eYaAI9CkVH52

Ćwiczenie 7

Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

Ćwiczenie 8

RcwUXkj79GNq9

Wiadomo, że do jonizacji termicznej może dojść nawet w niskiej temperaturze, gdy średnia energia kinetyczna poruszających się atomów gazu jest mniejsza od energii jonizacji. Jednak liczba tych zdarzeń jest bardzo mała. Jaki jest wobec tego statystyczny rozkład prędkości atomów w gazie? Które z poniższych stwierdzeń opisują go prawidłowo?

a) Skoro liczba atomów poruszających się tak szybko, że mogą jonizować jest mała, to liczba atomów poruszających się dużo wolniej niż średnia musi być duża. [{PRAWDA} / {#FAŁSZ}]

b) W danej temperaturze rozkład prędkości atomów jest taki, że im większa prędkość, tym więcej atomów ją posiada. [{PRAWDA} / {#FAŁSZ}]

c) Skoro nawet przy niskiej prędkości średniej są atomy, które poruszają się szybko, to muszą być też atomy, które poruszają się dużo wolniej, niż średnia. [{#PRAWDA} / {FAŁSZ}]

d) Skoro liczba atomów poruszających się szybciej, niż średnia jest mała, to liczba atomów poruszających się wolniej też musi być mała. [{#PRAWDA} / {FAŁSZ}]

Grafika interaktywna (schemat)

Dla nauczyciela