Każdy chce umieć, nie każdy chce się uczyć
  Strona główna    Ruch    Siły    Energia    Prąd   Atom 

Bez znajomości fizyki można dobrze życ, ale co tracimy?

Co wpisać do wyszukiwarki?
zachowanie, pęd, energia, fotoelektryczne, atom, kinematyka, mechanika, dynamika, elektromagnetyzm, optyka, termodynamika, elektryczność

Twoja wyszukiwarka
Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie
Spisy zadań

Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika)

367. Energia elektronu w atomie wodoru.

Całkowita energia elektronu w atomie wodoru równa jest sumie:
energii kinetycznej elektronu w jego ruchu po orbicie wokół jądra
i
energii potencjalnej (elektrycznej) układu proton-elektron.

Wykorzystując wcześniej wyprowadzone zależności na promień atomu wodoru i prędkość elektronu oraz obliczone wartości tych wielkości można obliczyć wartość energii atomu wodoru w stanie podstawowym.

Model atomu Bohra

Ważne pojęcia stosowane w modelu atomu Bohra


Promień orbity elektronu.

Rozmiary atomu.

Jądro atomu.

Proton.

Elektron.

Prawo Coulomba.

Ruch po okręgu.

Przyspieszenie dośrodkowe.

Siła dośrodkowa.

Energia elektronu w atomie wodoru.

Energia kinetyczna elektronu w atomie wodoru.

Energia potencjalna elektronu w atomie wodoru.

1. Obliczenie energii elektronu w atomie wodoru - wyprowadzenie zależności na energię



Model atomu Bohra wykorzystuje prawa fizyki klasycznej (ruch po okręgu) i wprowadza założenie, które nie mieści się w fizyce klasycznej.

Zakładamy, że atom wodoru (model Bohra) składa się z protonu i elektronu.

Proton i elektron mają ładunek o przeciwnych znakach ale o tej samej wartości (bezwzględnej).
Masa protonu jest przeszło 1800 razy większa niż masa elektronu.

Zakładamy dalej, że proton spoczywa, a porusza się elektron.

Zakładamy, że elektron obiega proton (jądro atomu wodoru) po orbicie kołowej o promieniu r mierzonym ze środka protonu (proton jest nieruchomy).

Ruch elektronu wokół jądra odbywa się pod wpływem siły wzajemnego oddziaływania elektrycznego protonu i elektronu. Proton i elektron mają ładunki przeciwnych znaków więc przyciągają się. Wartość siły elektrycznej określa prawo Coulomba.

Do ruchu ciała po okręgu potrzebna jest siła dośrodkowa. W atomie wodoru źródłem siły dośrodkowej jest siła elektrycznego oddziaływania protonu i elektronu (siła Coulomba).

Jedno równanie nie pozwala na obliczenie dwóch wielkości - promienia orbity (rozmiarów atomu) i wartości prędkości elektronu na orbicie.

Niels Bohr zaproponował, by moment pędu elektronu był skwantowany. W ruchu ciała po okręgu moment pędu równy jest iloczynowi masy ciała, prędkości ciała i promienia orbity. Wcześniej kwantowanie wprowadził Max Planck dla światła - energia przenoszona jest w postaci pojedynczych porcji jednakowych dla jednej częstotliwości. Stałą proporcjonalności jest stała Plancka.

Niels Bohr założył, że moment pędu elektronu równy jest iloczynowi stałej Plancka h podzielonej przez 2 pi i liczby naturalnej większej od zera. Moment pędu elektronu w atomie nie może być równy zero. Nie istnieje atom, w którym elektron spoczywa.

Całkowita energia elektronu w atomie wodoru równa jest sumie:

energii kinetycznej elektronu w jego ruchu po orbicie wokół jądra

i

energii potencjalnej (elektrycznej) układu proton-elektron.

Wykorzystując wcześniej wyprowadzone zależności na promień atomu wodoru i prędkość elektronu oraz obliczone wartości tych wielkości można obliczyć wartość energii atomu wodoru w stanie podstawowym.

Obliczenie energii elektronu w atomie wodoru - wyprowadzenie zależności na energię



2. Obliczenie wartości energii elektronu w atomie Bohra w stanie podstawowym


(96kB) 2. Obliczenie wartości energii elektronu w atomie Bohra w stanie podstawowym.

Wartość energii elektronu a dokładniej energii układu elektron-jądro (elektron-proton) jest ujemna. Oznacza to, że do rozerwania tego układu (zjonizowania atomu) potrzebna jest energia.

Energia jonizacji atomu wodoru jest dodatnia i równa jest co do wartości bezwzględnej energii w stanie podstawowym.

Model atomu zaproponowany przez Nielsa Bohra był ogromnym skokiem w nauce o atomie. Został on wyparty przez model przewidziany przez mechanikę kwantową, ale umożliwił rozwój nauki o atomie.

Dzięki modelowi Bohra zrozumiałe okazały się zależności obserwowane w świeceniu atomów wodoru. Wyjaśniona została w ten sposób zależność zaproponowana przez Balmera.

Rozwój nauki o atomie, rozwój mechaniki kwantowej, umożliwił rozwój fizyki ciała stałego. Praktyczne zastosowanie fizyki ciała stałego umożliwiło rozwój elektroniki, informatyki, telekomunikacji, elektronicznych przetworników obrazu, dźwięku.

W każdym telefonie komórkowym, komputerze, aparacie cyfrowym jest zawarta ogromna wiedza z zakresu fizyki kwantowej, fizyki atomu i fizyki ciała stałego oraz fizyki ciekłych kryształów.

367.8-2011.01.04



Co wpisać do wyszukiwarki?
zachowanie, pęd, energia, fotoelektryczne, atom, kinematyka, mechanika, dynamika, elektromagnetyzm, optyka, termodynamika, elektryczność

Twoja wyszukiwarka

Pomoc z matematyki

Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki


Pomoc z historii

Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?


kontakt