Elektronin lämpötila
On tammikuu 31, 2021 by adminOnko elektronilla lämpötila, jos on, mikä se on?
Kuvittele elektroni (Ke = 1 eV) putkessa huoneenlämmössä (300 K)
mikä on sen lämpötila?
Kuvittele nyt sama elektronia avaruudessa (3 K) samalla Ke: llä, eroaako se muista?
Mikä on ulkoisen lämpötilan vaikutus elektroniin?
Onko niillä elektronilla sähköenergiaa vai onko meillä sellaista energiaa vain, kun elektroni osuu johonkin ja purkaa Ke: nsä?
Kommentit
- Vain termodynaamisessa tasapainossa olevilla järjestelmillä on lämpötila, joten ei, yhdellä elektronilla ei ole lämpötilaa.
Vastaa
Lämpötila on termodynamiikan matematiikassa määritelty mittaus. Termodynaamiset määrät syntyvät tilastollisesta mekaniikasta, joten lämpötilalle on olemassa määritelmä:
Lukuun ottamatta erittäin alhaisissa lämpötiloissa olevaa kvanttijärjestelmää, minkä tahansa massan termodynaaminen lämpötila aineen määrä (tilastollisesti merkittävä määrä hiukkasia) on suoraan verrannollinen tietyn tyyppisen hiukkasliikkeen keskimääräiseen keskimääräiseen kineettiseen energiaan. Nämä yksinkertaiset liikkeet avaruuden kolmessa x-, y- ja z-akselimitassa tarkoittavat hiukkasten liikkumista kolmessa avaruusasteessa. Tästä translaatiokineettisestä energiasta johdettua lämpötilaa kutsutaan joskus kineettiseksi lämpötilaksi ja se on yhtä suuri kuin termodynaaminen lämpötila hyvin laajalla lämpötila-alueella. Koska vapausasteita on kolme (esim. Liike x-, y- ja z-akseleilla), translaation kineettinen energia liittyy kineettiseen lämpötilaan
missä:
E_bar on keskimääräinen kineettinen energia jouleina (J) ja lausutaan ”E bar” k_B = 1,3806504 (24) × 10 ^ −23 J / K on Boltzmannin vakio ja lausutaan ” Kay sub bee ”T_k on kineettinen lämpötila kelvineinä (K) ja lausutaan nimellä“ Tee sub kay ”.
Joten yksittäisillä hiukkasilla on kineettinen energia ja lämpötila määritetään kokonaisuuden keskiarvolla.
Elektroni katodisädeputken kuumassa elementissä, ennen emissiota, määrittelee hehkulangan keskilämpötilan, kun se poistetaan, sillä on erityinen hehkulangan kineettisen energian jakautumisesta. Putken tyhjiössä ei ole yhtyettä lämpötilan tuottamiseksi, elektroni pitää tämän kineettisen energian ja lisää sitä sen kentän mukaan, joka vetää sitä katodiin.
Jos käden heiluttaja olettaa, että katodiin törmäävän yksittäisen elektronin kineettinen energia edustaa keskimääräistä kokonaisuutta, voidaan sanoa, että elektroni on esimerkiksi aurinkoplasman lämpötila, mutta se on huolimaton, väärä tehtävä.
kommentit
- Jos sinulla olisi elektronikaasua tai elektroneja plasmoissa (ionien ja elektronien kaasua), he osallistuvat keskimääräisen kineettisen energia, joka voidaan luokitella lämpötilaksi. fi.wikipedia.org/wiki/Average Yksittäisellä elektronilla on vain liike-energia. Elektroni liikkuu x: ssä, y: ssä, z: ssä ja sillä on suunnat myös vapaana
- tarkoitat, että se liikkuu x-, y-, z-suuntiin samanaikaisesti, kun se on vapaa kuten putkessa? millainen liike se voi olla?
- Sen liike on funktion (x, y, z) funktio. Minusta tuntuu, että se on paraboli wps.aw.com/wps/media/objects/877/898586/topics/topic07.pdf tyhjöputkessa. x, y, z ovat koordinaatteja, jotka määritellään alkuperästä (0,0,0), jotka voidaan valita mukavuuden vuoksi. Animaatio näyttää paraboliset liikeradat
vastaus
Lämpötila on molekyylien keskimääräisen kineettisen energian mitta.
Jos terminen tasapaino on olemassa, lämpötila on vakio ja molekyylin keskimääräinen nettokineettinen energia törmäyksen aikana on nolla.
Jos 1 eV: n elektroni ruiskutetaan laatikkoon, joka sisältää elektroneja, jotka olivatko lämpötilat 300 K mitä tapahtuisi?
300 K: n elektronien keskimääräinen kineettinen energia on $ \ frac {1} {25} = 0,04 $ eV, ja niiden liike on satunnaisessa suunnassa. 1 eV-elektroni törmää muiden elektronien kanssa ja aluksi keskimäärin menettäisi kineettisen energiansa ja loput elektronit saisivat kyseisen kineettisen energian.
Prosessissa 1 eV: n liike satunnaistetaan ja lopulta keskimäärin 0,04 (plus pieni määrä) eV-elektroni.
1 eV: n elektronin ruiskuttaminen elektronirasiaan nopeudella 7500 (= 25 $ \ kertaa $ 300) K johtaa elektronin liikkeen satunnaistamiseen ja keskimääräiseen kineettiseen energiaan 1 eV. / p>
Jos 1 eV-elektroni ”elää” riittävän kauan syvässä avaruudessa, siitä tulee satunnaisesti liikkuva ”keskimäärin” 0,0004 eV-elektroni.
Vastaa
CRT: n elektronit tulivat kuumista katodeista termionisemissiolla. Tyypillisesti pintojen pinta-ala olisi noin 1000 K, ja se olisi myös elektronien lämpötila. (Mutta avaruusvarauksen ja kiinteän aineen välillä ei yleensä ole todellista termodynaamista tasapainoa.)
Sitten elektronipistooli kiihdyttäisi elektronit kymmenien keV: n energioiksi, mutta se ei muuta elektroninopeuksien jakauma . Se ei muuta säteen lämpötilaa.
Vastaa