Какой максимальный заряд приобретает золотой шарик радиусом 0,1 м при освещении его поверхности светом с длиной волны 0,2 мкм? Работа выхода электронов из золота 4,59 эВ.
Задача №11.2.30 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Дано:
Решение задачи:
Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта энергия поглощенного фотона (hnu) идет на совершение работы выхода (A_) и на сообщение кинетической энергии вылетевшему электрону (frac<upsilon ^2>>>). Поэтому:
В этой формуле (h) – это постоянная Планка, равная 6,62·10 -34 Дж·с.
Частоту колебаний (nu) можно выразить через скорость света (c), которая равна 3·10 8 м/с, и длину волны (lambda) по следующей формуле:
Подставим выражение (2) в формулу (1), тогда:
Зададимся вопросом, почему заряд (а следовательно и потенциал золотого шарика) не может возрастать бесконечно. Когда фотон ультрафиолетового света вырвет первый электрон, то заряд шарика станет положительным и равным (e) (это модуль заряда электрона, равный 1,6·10 -19 Кл), а электрон удалится от шарика на бесконечное расстояние. При дальнейшем облучении шарика его заряд будет возрастать и настанет момент, когда вырванные электроны будут обратно притягиваться к шарику. При этом граничное условие для электрона, который ещё сможет вырваться навсегда из шарика и не вернется обратно к нему, по закону сохранения энергии можно записать:
То есть изначально у электрона (в момент выхода из атома золота) есть потенциальная энергия взаимодействия с заряженным шариком и кинетическая энергия, а на бесконечности энергии нет.
Здесь (varphi) – конечный потенциал шарика, а знак “-” показывает знак заряда электрона. Имеем:
Подставим выражение из (4) в уравнение (3), тогда:
Потенциал шарика (varphi) (когда он будет иметь заряд (q), и вырванные электроны будут возвращаться обратно к шарику) можно найти по формуле:
Электроемкость металлического шарика (C) радиуса (R) найдем по известной формуле:
В этой формуле (varepsilon _0) – электрическая постоянная, равная 8,85·10 -12 Ф/м.
Тогда формула (6) примет следующий вид:
Подставим полученное выражение в уравнение (5):
Задача решена в общем виде, посчитаем теперь численный ответ задачи (1 эВ = 1,6·10 -19 Дж):
Ответ: 18 пКл.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Источник: easyfizika.ru
в ядре атома золота 197 частиц из них 118 нейтронов, сколько протонов содержится в ядре золота и сколько электронов движется вокруг ядра этого атома? Выразите заряд ядра золота в кулонах?
Найди верный ответ на вопрос ✅ «в ядре атома золота 197 частиц из них 118 нейтронов, сколько протонов содержится в ядре золота и сколько электронов движется вокруг ядра . » по предмету Физика, а если ответа нет или никто не дал верного ответа, то воспользуйся поиском и попробуй найти ответ среди похожих вопросов.
Золотые битвы | Дино Заряд | серии полностью | Могучие рейнджеры
Новые вопросы по физике
Железнобитонная плита размером 4 м * 0,5 м * 0,25 м погружена в воду наполовину. какова архимедова сила, действующая сила на нее? плотность воды 1000 кг/м3
Велосипед движется равномерно по окружности радиусом 100 м и делает 1 оборот за 2 мин. Путь и перемещение велосипедиста за 1 мин соответственно равны
1. Классификацию галактик Хаббла часто называют камертонной. Поясните причину такого названия. 2. Определите, какой промежуток времени требуется свету, чтобы пересечь Большое и Малое Магеллановы Облака в поперечнике
Мяч бросают вверх с высоты 20 м со скоростью 5 м. с. Определить, на какой высоте, его кинетическая энергия будет равна потенциальной.
Из какого числа слоев состоит тело аскариды 1234
Главная » Физика » в ядре атома золота 197 частиц из них 118 нейтронов, сколько протонов содержится в ядре золота и сколько электронов движется вокруг ядра этого атома? Выразите заряд ядра золота в кулонах?
Источник: urokam.net
ВОЗМОЖНОСТЬ РАБОТЫ БАТАРЕЙКИ
Явление, позволившее создать батарейки, это различие в свойствах металлов, а в частности разные электродные потенциалы, связанные с наличием двойного электрослоя в области соприкосновения металла и электролита. Одни металлы имеют положительный электродный потенциал, другие отрицательный.
ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА
.
Двойной электрослой, образовавшийся после погружения цинка.
Распределение зарядов на границе между цинком и электролитом создает скачок потенциала.
Ионный слой частично размыт в электролите благодаря тепловому движению частиц. В области контакта металла с электролитом происходит скачок потенциала, который и есть электродный потенциал. Структура двойного слоя и, как следствие, электродный потенциал обусловлены не только самим металлом, но и насыщенностью ионами электролита и температурой.
РЯД ЭЛЕКТРОДНЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ
Разные металлы по-разному расстаются с ионами в электролите, одни быстрее, другие медленнее. Для отражения свойства ионизировать электролит создан ряд электродных потенциалов. В ряду металлы расположены от наиболее активных к самым инертным. Величина и знак электродного потенциала соответствуют положению металла в ряду.
Самый низкий потенциал в начале ряда у самого активного металла лития -3,04 В, а самый высокий у золота +1,68 B. Металлы из левой части ряда более активны и вытесняют из солей химические элементы, находящиеся правее. При контакте с водой химических элементов из начала ряда включая алюминий, вытесняется водород.
Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au
Ряд электродных потенциалов.
Измерить электродный потенциал одного электрода, помещенного в электролит, и установить распределение зарядов экспериментально в двойном электрослое нельзя. Исследование потенциалов металлов производится относительно стандартного водородного электрода – платиновой пластины, помещенной в водный раствор серной кислоты, поэтому ряд потенциалов содержит водород.
Через раствор пропускается поток водорода, омывающего платину. Электрод насыщается водородом, в результате поверхность пластины покрывается слоем водорода. Между поверхностным слоем водорода на платине и раствором наступает равновесие и образуется разность потенциалов, принимаемая за нуль. Если исследуется цинк, то движение электронов будет направлено к платине, следовательно, потенциал цинка меньше образцового электрода.
ПОТЕНЦИАЛЫ ПОЛЮСОВ БАТАРЕЙКИ
В работе батарейки участвуют два электрода, на каждом из них создается свой потенциал. Чем дальше друг от друга в ряду потенциалов расположены металлы, из которых изготовлены электроды батарейки, тем больше будет разность потенциалов между ними.
Проверим это на практике. Для этого понадобится медная и алюминиевая деталь. В качестве медного электрода я использовал небольшой кусок фольгированного стеклотекстолита, применяемого для изготовления печатных плат. В качестве алюминиевого электрода можно применить радиатор для охлаждения процессора или других компонентов системного блока ПК.
Простейшая батарейка из двух металлов и бумаги, пропитанной солевым раствором.
Электролит приготовить совсем несложно, в нашем случае это будет слабый раствор пищевой соли. Раствором нужно пропитать небольшой кусок бумаги. Кладем смоченный в солевом растворе кусок бумаги на одну из пластин, поверх него деталь из алюминия. Вольтметром или тестером, установленным на предел измерения 2 вольта, проверяем напряжение нашей батареи.
Для этого положительный щуп устанавливаем на медь, а отрицательный на алюминий. Напряжение, генерируемое батареей, составит около 0,65 вольт. Проверим ток короткого замыкания — он составляет около 1 мА. Заменим медь серебром, напряжение возросло до 0,8 вольт, заменим на золото — напряжение 0,9 вольт, значит, ряд электродных потенциалов работает, в нем золото расположено правее меди.
Возьмем пару алюминий и железо, получим 0,11 вольта. Напряжение, развиваемое нашей батарейкой, ниже, чем разность электродных потенциалов применяемых металлов, указанная в ряду. Это вызвано мизерной мощностью батарейки. Внутреннего сопротивления вольтметра оказывается достаточно для перегрузки нашего источника питания.
Нетрудно увидеть, что разность электродных потенциалов — величина относительная и батарейка характеризуется потенциалами электродов лишь относительно друг друга, а не абсолютной величиной одного электродного потенциала. Если образцовый электродный потенциал расположить между натрием и магнием, то на разность потенциалов, которая представляет практический интерес, это не повлияет.
Для материала отрицательного электрода в батарейках используется, как правило, цинк или литий, а положительным электродом является пастообразная смесь угольного порошка и различных химических соединений, например MnO2 в которую вставлен графитовый стержень, являющийся токоотводом. Реакция протекает на поверхности графитового токоотвода, но сам он не принимает участия в реакции. Такой нерасходуемый электрод называют инертным. Он оказывает каталитическое воздействие на электродную реакцию.
Электродвижущая сила (ЭДС) батарейки определяется разностью потенциалов электродов при разомкнутой внешней цепи.
Источник: xn--80aabspfh9bq.xn--p1ai