Temperatura unui electron
On ianuarie 31, 2021 by adminAre un electron o temperatură, dacă da, ce este?
Imaginați-vă un electron (Ke = 1 eV) într-un tub la temperatura camerei (300 K)
care este temperatura sa?
Imaginați-vă acum același electron din spațiu (3 K) cu același Ke, este diferit de celălalt?
Care este influența temperaturii externe asupra electronilor?
Au acești electroni energie electrică sau avem o astfel de energie numai atunci când electronul lovește ceva și își descarcă Ke-ul?
Comentarii
- Doar sistemele în echilibru termodinamic au o temperatură, deci, nu, un electron nu are o temperatură.
Răspuns
Temperatura este o măsurătoare definită în matematica termodinamicii. Mărimile termodinamice apar din mecanica statistică, deci există o definiție a temperaturii:
Cu excepția regimului cuantic la temperaturi extrem de scăzute, temperatura termodinamică a oricărui volum cantitatea unei substanțe (o cantitate semnificativă statistic de particule) este direct proporțională cu energia cinetică medie medie a unui tip specific de mișcare a particulelor cunoscută sub numele de mișcare de translație. Aceste mișcări simple în cele trei dimensiuni ale axului x, y și z ale spațiului înseamnă că particulele se mișcă în cele trei grade spațiale de libertate. Temperatura derivată din această energie cinetică de translație este uneori denumită temperatură cinetică și este egală cu temperatura termodinamică într-un interval foarte larg de temperaturi. Deoarece există trei grade de translație ale libertății (de exemplu, mișcare de-a lungul axelor x, y și z), energia cinetică de translație este legată de temperatura cinetică de
unde:
E_bar este energia cinetică medie în jouli (J) și se pronunță „E bar” k_B = 1.3806504 (24) × 10 ^ −23 J / K este constanta Boltzmann și se pronunță „ Kay sub bee ”T_k este temperatura cinetică în kelvini (K) și se pronunță„ Tee sub kay ”
Deci particulele individuale au energie cinetică și temperatura este definit de media ansamblului.
Un electron din elementul fierbinte al tubului de raze catodice, înainte de emisie va participa la definirea temperaturii medii a filamentului, atunci când este ejectat va avea o anumită impuls extras din distribuția energiei cinetice în filament. În vidul tubului, nu există un ansamblu care să genereze o temperatură, electronul va păstra această energie cinetică și o va crește în funcție de câmpul impus care îl atrage către catod.
Prin mișcarea unei mâini, dacă s-ar presupune că energia cinetică a electronului unic care afectează catodul reprezintă media unui ansamblu, s-ar putea spune că electronul are temperatura plasmei solare, de exemplu, dar este o atribuire neglijentă, nu corectă.
Comentarii
- Dacă ați avea un gaz de electroni sau electroni în plasme (gaz de ioni și electroni) ar participa la construirea cineticii medii energie care ar putea fi clasificată ca temperatură. en.wikipedia.org/wiki/Average Un electron individual are doar energie cinetică. Electronul se mișcă în x, y, z și are direcții și atunci când este liber
- adică se mișcă în direcții x, y, z în același timp, când este liber, cum ar fi într-un tub? ce fel de mișcare poate fi asta?
- Mișcarea sa este o funcție de (x, y, z). Am impresia că este o parabolă wps.aw.com/wps/media/objects/877/898586/topics/topic07.pdf într-un tub vid. x, y, z sunt coordonate pe care le definim dintr-o origine (0,0,0) care poate fi aleasă pentru comoditate. Animația prezintă traiectorii parabolice
Răspuns
Temperatura este o măsură a energiei cinetice medii a moleculelor.
Dacă există echilibru termic, temperatura este constantă și, în medie, energia cinetică netă câștigată sau pierdută de o moleculă în timpul unei coliziuni este zero.
Dacă un electron de 1 eV este injectat într-o cutie care conține electroni care Ce s-ar întâmpla la o temperatură de 300 K?
Electronii la 300 K au o energie cinetică medie de $ \ frac {1} {25} = 0,04 $ eV și au o mișcare aleatorie în direcție. Electronul de 1 eV s-ar ciocni cu ceilalți electroni și inițial ar pierde energia cinetică, iar restul electronilor ar câștiga acea energie cinetică.
În acest proces, mișcarea 1 eV ar fi randomizată și, în cele din urmă, deveni în medie un electron de 0,04 (plus o cantitate mică) eV.
Injectarea unui electron de 1 eV într-o cutie de electroni la 7500 (= 25 $ \ ori $ 300) K va duce la mișcarea electronului randomizată și cu o energie cinetică medie de 1 eV.
În spațiul adânc, dacă electronul de 1 eV „trăiește” suficient de mult, va deveni un electron în mișcare aleatorie „în medie” de 0,0004 electron eV. div class = „answer”>
Electronii unui CRT au provenit de la catoduri fierbinți prin emisie termionică. De obicei, suprafețele ar fi de aproximativ 1000 K și aceasta ar fi, de asemenea, temperatura electronilor. (Dar, de obicei, nu există un echilibru termodinamic real între sarcina spațială și solid.)
Atunci un pistol de electroni ar accelera electronii la energii de zeci de keV, dar asta nu schimbă distribuție a vitezei electronilor. Nu modifică temperatura fasciculului.
Lasă un răspuns