Temperatura elektronu
On 31 stycznia, 2021 by adminCzy elektron ma temperaturę, a jeśli tak, to jaka jest?
Wyobraź sobie elektron (Ke = 1 eV) w probówce w temperaturze pokojowej (300 K)
jaka jest jego temperatura?
Wyobraź sobie teraz ten sam elektron w przestrzeni (3 K) z tym samym Ke, czy różni się on od pozostałych?
Jaki jest wpływ temperatury zewnętrznej na elektrony?
Czy te elektrony mają energię elektryczną, czy też mamy taką energię tylko wtedy, gdy elektron uderza w coś i wyładowuje swoje Ke?
Komentarze
- Tylko układy w równowadze termodynamicznej mają temperaturę, więc nie, żaden elektron nie ma temperatury.
Odpowiedź
Temperatura jest miarą zdefiniowaną w matematyce termodynamiki. Wielkości termodynamiczne wyłaniają się z mechaniki statystycznej, więc istnieje definicja temperatury:
Z wyjątkiem reżimu kwantowego w ekstremalnie niskich temperaturach, temperatura termodynamiczna każdej masy ilość substancji (statystycznie istotna ilość cząstek) jest wprost proporcjonalna do średniej średniej energii kinetycznej określonego rodzaju ruchu cząstek, zwanego ruchem postępowym. Te proste ruchy w trzech wymiarach przestrzeni na osi x, yi z oznaczają, że cząstki poruszają się w trzech przestrzennych stopniach swobody. Temperatura uzyskana z tej translacyjnej energii kinetycznej jest czasami nazywana temperaturą kinetyczną i jest równa temperaturze termodynamicznej w bardzo szerokim zakresie temperatur. Ponieważ istnieją trzy translacyjne stopnie swobody (np. Ruch wzdłuż osi x, y i z), translacyjna energia kinetyczna jest powiązana z temperaturą kinetyczną przez
gdzie:
E_bar jest średnią energią kinetyczną w dżulach (J) i jest wymawiane jako „E bar” k_B = 1,3806504 (24) × 10 ^ −23 J / K jest stałą Boltzmanna i jest wymawiane „ Kay sub bee ”T_k jest temperaturą kinetyczną w kelwinach (K) i jest wymawiane jako„ Tee sub kay ”
Zatem poszczególne cząstki mają energię kinetyczną i temperaturę jest definiowana przez średnią zespołu.
Elektron w gorącym elemencie lampy elektronopromieniowej przed emisją będzie uczestniczył w określaniu średniej temperatury żarnika, po wyrzuceniu będzie miał określoną pęd uzyskany z rozkładu energii kinetycznej w żarniku. W próżni lampy nie ma zespołu, który generowałby temperaturę, elektron utrzyma tę energię kinetyczną i zwiększy ją zgodnie z narzuconym polem, które przyciąga ją do katody.
Machając ręką, gdyby przyjąć, że energia kinetyczna pojedynczego elektronu padającego na katodę reprezentuje średnią zespołu, można by powiedzieć, że elektron ma na przykład temperatura plazmy słonecznej, ale jest to niechlujne, nieprawidłowe przypisanie.
Komentarze
- Gdybyś miał gaz elektronowy lub elektrony w plazmie (gaz jonów i elektronów), brałyby one udział w tworzeniu średniej kinetyki energia, którą można sklasyfikować jako temperaturę. en.wikipedia.org/wiki/A Average Pojedynczy elektron ma po prostu energię kinetyczną. Elektron porusza się w x, y, z i ma kierunki również wtedy, gdy jest wolny
- masz na myśli, że porusza się w kierunkach x, y, z w tym samym czasie, gdy jest wolny, np. jaki to może być rodzaj ruchu?
- Jego ruch jest funkcją (x, y, z). Mam wrażenie, że to parabola wps.aw.com/wps/media/objects/877/898586/topics/topic07.pdf w rurze próżniowej. x, y, z to współrzędne, które określamy na podstawie źródła (0,0,0), które można wybrać dla wygody. Animacja pokazuje trajektorie paraboliczne.
Odpowiedź
Temperatura jest miarą średniej energii kinetycznej cząsteczek.
Jeśli istnieje równowaga termiczna, temperatura jest stała, a średnia energia kinetyczna netto uzyskana lub utracona przez cząsteczkę podczas zderzenia wynosi zero.
Jeśli elektron 1 eV zostanie wstrzyknięty do pudełka zawierającego elektrony, które były w temperaturze 300 K, co by się stało?
Elektrony o temperaturze 300 K mają średnią energię kinetyczną $ \ frac {1} {25} = 0,04 $ eV i mają losowy ruch w kierunku. Elektron 1 eV zderzyłby się z innymi elektronami i początkowo średnio straciłby energię kinetyczną, a reszta elektronów zyskałaby tę energię kinetyczną.
W tym procesie ruch 1 eV byłby losowy i ostatecznie byłby stają się średnio 0,04 (plus niewielka ilość) elektronem eV.
Wstrzyknięcie elektronu 1 eV do pudełka elektronów przy 7500 (= 25 $ \ razy 300 $) K spowoduje zrandomizowanie ruchu elektronu ze średnią energią kinetyczną 1 eV.
W przestrzeni kosmicznej, jeśli elektron 1 eV „żyje” wystarczająco długo, stanie się losowo poruszającym się „średnio” elektronem 0,0004 eV.
Odpowiedź
Elektrony kineskopu pochodziły z gorących katod w wyniku emisji termicznej. Zwykle powierzchnie miałyby około 1000 K i byłaby to również temperatura elektronów. (Ale zwykle nie ma rzeczywistej równowagi termodynamicznej między ładunkiem przestrzennym a ciałem stałym).
Wtedy działo elektronowe przyspieszyłoby elektrony do energii dziesiątek keV, ale to nie zmienia rozkład prędkości elektronów. Nie zmienia temperatury belki.
Dodaj komentarz