Question

Потенциал ионизации атома водорода 13,54 В. Какова средняя кинетическая энергия поступательного движения атомов водорода при Т = 104К лля их ионизации при столкновении друг с другом?

Answer 1

Средняя кинетическая энергия (Ek) поступательного движения атомов водорода при температуре Т можно рассчитать, используя уравнение Кинетической теории газов:

Ek = (3/2)kT

где k - постоянная Больцмана (1.38×10^-23 Дж/К), а T - абсолютная температура в Кельвинах.

Для нахождения средней кинетической энергии при Т = 104K, мы можем использовать данную формулу и подставить значение температуры:

Ek = (3/2)kT
Ek = (3/2)(1.38×10^-23 Дж/К)(104 K)
Ek = 2.03×10^-21 Дж

Теперь, чтобы рассчитать минимальную кинетическую энергию, необходимую для ионизации атома водорода, мы можем использовать значение потенциала ионизации (I):

I = 13.54 эВ = 2.17×10^-18 Дж

Это означает, что при столкновении двух атомов водорода с минимальной кинетической энергией, необходимой для ионизации, каждый атом должен иметь кинетическую энергию, равную половине значения потенциала ионизации:

Ek(min) = I/2
Ek(min) = (2.17×10^-18 Дж)/2
Ek(min) = 1.085×10^-18 Дж

Таким образом, при температуре Т = 104К, атомы водорода должны иметь среднюю кинетическую энергию, равную 2.03×10^-21 Дж, чтобы два атома при столкновении имели достаточную кинетическую энергию для ионизации каждого из них.