Какая должна быть напряженность электрического поля, чтобы ионизировать молекулы воздуха при нормальном давлении, зная

Коко

42

Чтобы понять, какая должна быть напряженность электрического поля, чтобы ионизировать молекулы воздуха при нормальном давлении, нам необходимо использовать соотношение между напряженностью электрического поля и энергией ионизации.

Энергия ионизации (E) определяет минимальную энергию, необходимую для удаления электрона от атома или молекулы. В данной задаче значение энергии ионизации составляет 15 эВ.

Чтобы ионизировать молекулы воздуха, энергия электронов должна быть не меньше 15 эВ. Для этого электроны должны приобрести такую энергию за счет взаимодействия с электрическим полем.

Напряженность электрического поля (E) связана с энергией ионизации (E) следующим уравнением:

\[E = q \cdot U\]

где q - заряд электрона, U - напряжение или разность потенциалов.

Заряд электрона (q) равен элементарному заряду и составляет \(1.6 \times 10^{-19}\) Кл.

У нас нет информации о напряжении или разности потенциалов, но мы можем выразить напряженность электрического поля (E) через данные, которые у нас есть.

Длина свободного пробега электрона (λ) представляет собой среднее расстояние, которое электрон пройдет без столкновений с другими частицами. В данной задаче значение длины свободного пробега электрона равно \(5 \times 10^{-6}\) м.

Связь между длиной свободного пробега электрона (λ), зарядом электрона (q) и напряженностью электрического поля (E) выражается следующим уравнением:

\[\lambda = \frac {1} {q \cdot E}\]

Мы можем переписать это уравнение, чтобы найти напряженность электрического поля (E):

\[E = \frac {1} {q \cdot \lambda}\]

Подставляя известные значения, получаем:

\[E = \frac {1} {1.6 \times 10^{-19} \cdot 5 \times 10^{-6}}\]

Вычислив это выражение, получаем:

\[E = 3.125 \times 10^{11} \, \text{В/м}\]

Таким образом, для ионизации молекул воздуха при нормальном давлении необходима напряженность электрического поля \(3.125 \times 10^{11}\) В/м.