電子の温度
On 1月 31, 2021 by admin電子には温度がありますか?ある場合、それは何ですか?
電子を想像してください(Ke = 1 eV)チューブ内、室温(300 K)
その温度は?
同じKeを持つ空間(3 K)の同じ電子を想像してみてください。他の電子と何か違いはありますか?
電子に対する外部温度の影響は何ですか?
それらの電子は電気エネルギーを持っていますか、それとも電子が何かにぶつかってそのKeを放出したときにのみそのようなエネルギーを持っていますか?
コメント
- 熱力学的平衡にあるシステムだけが温度を持っているので、いいえ、1つの電子は温度を持っていません。
答え
温度は、熱力学の数学で定義された測定値です。熱力学的量は統計力学から生じるため、温度の定義が存在します:
極低温での量子領域を除いて、任意のバルクの熱力学的温度物質の量(統計的に有意な量の粒子)は、並進運動として知られる特定の種類の粒子運動の平均平均運動エネルギーに正比例します。空間の3つのx、y、およびz軸次元でのこれらの単純な動きは、粒子が3つの空間自由度で動くことを意味します。この並進運動エネルギーから得られる温度は、運動温度と呼ばれることもあり、非常に広い範囲の温度で熱力学的温度に等しくなります。 3つの並進自由度(たとえば、x、y、z軸に沿った運動)があるため、並進運動エネルギーは
によって運動温度に関連付けられます。
ここで:
E_barはジュール(J)単位の平均運動エネルギーであり、「Ebar」と発音されます。k_B= 1.3806504(24)×10 ^ −23 J / Kはボルツマン定数であり、「 Kay sub bee」T_kは、ケルビン(K)単位の運動温度であり、「Teesubkay」と発音されます。
したがって、個々の粒子には運動エネルギーと温度があります。はアンサンブルの平均によって定義されます。
放出がフィラメントの平均温度の定義に関与する前に、陰極線管の高温要素内の電子は、放出されるときに特定のフィラメントの運動エネルギー分布から引き出される運動量。管の真空中では、温度を生成するためのアンサンブルはありません。電子はこの運動エネルギーを維持し、陰極に引き付けている印加電界に応じて増加させます。
手を振って、カソードに衝突する単一電子の運動エネルギーがアンサンブルの平均を表すと仮定すると、電子は次のようになります。 たとえば、太陽プラズマの温度ですが、それはずさんな、正しくない、割り当てです。
コメント
- 電子ガス、またはプラズマ内の電子(イオンと電子のガス)がある場合、それらは平均運動エネルギーの構築に関与します温度として分類できるエネルギー。 en.wikipedia.org/wiki/Average 個々の電子は運動エネルギーを持っています。電子はx、y、z方向に移動し、自由なときも方向を持っています
- チューブのように自由なとき、同時にx、y、z方向に移動するということですか?それはどのような動きになり得ますか?
- その動きは(x、y、z)の関数です。真空管内の放物線 wps.aw.com/wps/media/objects/877/898586/topics/topic07.pdf の印象があります。 x、y、zは、原点(0,0,0)から定義する座標であり、便宜上選択できます。アニメーションは放物線状の軌道を示しています
回答
温度は、分子の平均運動エネルギーの尺度です。
熱平衡がある場合、温度は一定であり、衝突中に分子によって得られるまたは失われる正味の運動エネルギーは平均してゼロです。
1eVの電子が電子を含むボックスに注入された場合300 Kの温度で何が起こるでしょうか?
300 Kの電子は、平均運動エネルギーが$ \ frac {1} {25} = 0.04 $ eVで、ランダムな方向の動きがあります。 1 eVの電子は他の電子と衝突し、最初は平均して運動エネルギーを失い、残りの電子はその運動エネルギーを獲得します。
その過程で、1 eVの動きはランダム化され、最終的には平均して0.04(プラス少量)のeV電子になります。
7500(= 25 $ \ times $ 300)Kで1 eVの電子を電子の箱に注入すると、電子の動きがランダム化され、平均運動エネルギーは1eVになります。
深宇宙では、1 eVの電子が十分に長く「存続」すると、ランダムに移動する「平均」0.0004eVの電子になります。
回答
CRTの電子は、熱電子放出によってホットカソードから発生しました。 通常、表面は約1000 Kであり、それは電子の温度でもあります。 (しかし、通常、空間電荷と固体の間に実際の熱力学的平衡はありません。)
次に、電子銃は電子を数十keVのエネルギーに加速しますが、それはを変更しません。 電子速度の分布。 ビームの温度は変化しません。
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