Temperaturen til et elektron
On januar 31, 2021 by adminHar et elektron en temperatur, i så fall hva er det?
Se for deg et elektron (Ke = 1 eV) i et rør ved romtemperatur (300 K)
hva er temperaturen?
Se for deg nå samme elektron i rommet (3 K) med samme Ke, er det noe annet enn det andre?
Hva er innflytelsen av ekstern temperatur på elektroner?
Har disse elektronene elektrisk energi, eller har vi bare slik energi når elektronet treffer noe og utleder Ke?
Kommentarer
- Bare systemer i termodynamisk likevekt har en temperatur, så nei, et elektron har ikke temperatur.
Svar
Temperatur er en måling definert i termodynamikkens matematikk. Termodynamiske størrelser kommer frem fra statistisk mekanikk, så det finnes en definisjon av temperatur: mengden av et stoff (en statistisk signifikant mengde partikler) er direkte proporsjonal med gjennomsnittlig kinetisk energi for en bestemt type partikkelbevegelse kjent som translasjonsbevegelse. Disse enkle bevegelsene i dimensjonene i rommet x, y og z – aksen betyr at partiklene beveger seg i de tre romlige frihetsgrader. Temperaturen avledet fra denne translasjonelle kinetiske energien blir noen ganger referert til som kinetisk temperatur og er lik den termodynamiske temperaturen over et veldig bredt temperaturområde. Siden det er tre translasjonelle frihetsgrader (f.eks. Bevegelse langs x-, y- og z-aksene), er den translasjonelle kinetiske energien relatert til den kinetiske temperaturen ved
der:
E_bar er den gjennomsnittlige kinetiske energien i joule (J) og uttales «E bar» k_B = 1.3806504 (24) × 10 ^ −23 J / K er Boltzmann-konstanten og blir uttalt » Kay sub bee ”T_k er den kinetiske temperaturen i kelvin (K) og uttales“ Tee sub kay ”
Så individuelle partikler har kinetisk energi og temperatur er definert av gjennomsnittet av ensemblet.
Et elektron i det varme elementet i katodestrålerøret, før utslipp vil delta i å definere filamentets gjennomsnittstemperatur, når det kastes ut, vil det ha en spesifikk momentum hentet fra den kinetiske energifordelingen i filamentet. I vakuumet til røret er det ikke noe ensemble som genererer en temperatur, elektronet vil beholde denne kinetiske energien og øke den i henhold til det pålagte feltet som tiltrekker den til katoden.
Hvis man skulle anta at den kinetiske energien til det enkelte elektronet som rammer katoden representerer et gjennomsnitt av et ensemble, kan man si at elektronet har temperaturen på solplasmaet, for eksempel, men det er en slurvet, ikke riktig, oppgave.
Kommentarer
- Hvis du hadde en elektrongass, eller elektroner i plasmaer (gass av ioner og elektroner), ville de delta i å bygge opp den gjennomsnittlige kinetiske energi som kan klassifiseres som en temperatur. no.wikipedia.org/wiki/Gjennomsnitt Et individuelt elektron har bare kinetisk energi. Elektronen beveger seg i x, y, z og har retninger også når den er fri
- du mener den beveger seg i x, y, z retninger samtidig, når den er fri som i et rør? hva slags bevegelse kan det være?
- Bevegelsen er en funksjon av (x, y, z). Jeg har inntrykk av at det er en parabel wps.aw.com/wps/media/objects/877/898586/topics/topic07.pdf i et vakuumrør. x, y, z er koordinater vi definerer fra en opprinnelse (0,0,0) som kan velges for enkelhets skyld. Animasjonen viser parabolske baner
Svar
Temperatur er et mål på den gjennomsnittlige kinetiske energien til molekyler.
Hvis det er termisk likevekt, er temperaturen konstant, og i gjennomsnitt er netto kinetisk energi som er oppnådd eller mistet av et molekyl under en kollisjon null.
Hvis et 1 eV-elektron injiseres i en boks som inneholder elektroner som var ved en temperatur på 300 K, hva ville skje?
Elektroner ved 300 K har en gjennomsnittlig kinetisk energi på $ \ frac {1} {25} = 0,04 $ eV og har en tilfeldig bevegelse i retning. 1 eV-elektronet ville kollidere med de andre elektronene og i utgangspunktet ville det miste kinetisk energi, og resten av elektronene ville få den kinetiske energien.
I prosessen ville bevegelsen til 1 eV bli randomisert og til slutt ville den blir i gjennomsnitt et 0,04 (pluss en liten mengde) eV-elektron.
Injisering av et 1 eV-elektron i en boks med elektroner ved 7500 (= 25 $ \ ganger $ 300) K vil føre til at bevegelsen til elektronet blir randomisert og med en gjennomsnittlig kinetisk energi på 1 eV.
I det dype rommet hvis 1 eV-elektronet «lever» lenge nok, vil det bli et tilfeldig bevegende «i gjennomsnitt» 0,0004 eV-elektron.
Svar
Elektronene til en CRT kom fra varme katoder ved termionisk utslipp. Vanligvis vil overflatene være omtrent 1000 K, og det vil også være elektronenes temperatur. (Men vanligvis er det ingen reell termodynamisk likevekt mellom romladningen og det faste stoffet.)
Da vil en elektronpistol akselerere elektronene til energier på titalls keV, men det endrer ikke distribusjon av elektronhastighetene. Det endrer ikke temperaturen på strålen.
Legg igjen en kommentar