Определите минимальную скорость, которой должен обладать электрон, чтобы он смог ионизировать атом водорода, если потенциал ионизации последнего равен 20В.

Дано:

T=27°С=300°К

V=30л=30*10⁻³ м³

t=10 час

расход 10 г/час

Ратм=100кПа

Рассуждаем так:

Сколько понадобиться водорода для работы горелки

m=10 г/час * 10час= 100 гр=0,1 кг

А далее самое интересное:

Чтобы газ выходил из горелки на него действует атмосферное давление. Когда давление внутри выравняется с атмосферным- газ перестанет выходить.

Найдем ИЗбыточное давление газа

для этого воспользуемся формулой Клайперона-Менделеева

pV=mRT/μ

где m=0.1 кг, R(универсальная газовая постоянная)=8,31 Дж/моль*К

T=300К; μ=1 ; V=30*10⁻³ м³

Δp=mRT/Vμ=(0.1(кг)*8.31 (Дж/моль*К)*300(К))/(30*10⁻³(м³)*1)=

=8,31*10³ Па= 8,31 кПа

Тогда необходимое давление p=Pатм+Δр=100+8,31=108,31 кПа

Процесс протекания электрического тока через газ называется газовым разрядом.

При комнатных температурах газы практически не проводят электрический ток, так как со­стоят из нейтральных атомов, т. е. являются диэлектриками.

При нагреве или облучении ультрафиолетовым светом, рентгеновскими лучами либо другим видом излучения атомы газа получают дополнительную энергию, которая может привести к иони­зации. Так, например, при нагреве за счет увеличения скорости молекул часть из них при столк­новениях друг с другом распадается на положительно заряженные ионы и электроны.

Проводимость газов обеспечивается как электронами, так и положительно заряженными ионами.

Рекомбинация — процесс воссоединения электрона с положительным ионом — наблюдается, если прекратить действие ионизатора. Если внешнее поле отсутствует, то при действии ионизато­ра устанавливается динамическое равновесие между количеством исчезающих и вновь образую­щихся пар заряженных частиц.

Несамостоятельный разряд в газе, ионизованном каким-либо ионизатором, возникает в посто­янном поле и существует до тех пор, пока существует ионизирующий агент. ВАХ несамостоятель­ного разряда представляет собой кривую, выходящую на насыщение.

Самостоятельный разряд. При некотором напряжении, зависящем от рода газа, давления и рас­стояния между электродами, происходит пробой и разряд, который не нуждается больше во внешнем ионизаторе. Ток через трубку при этом резко возрастает.

Причиной возникновения самостоятельного разряда является ионизация электронным уда­ром. При соударении атома с электроном, который разгоняется электрическим полем Е до энер­гии, достаточной для ионизации атома, образуются два электрона, которые при своем движении к аноду также разгоняются и, сталкиваясь на своем пути с другими атомами, ионизуют их, в ре­зультате возникает электронная лавина.

Для обеспечения длительного самостоятельного разряда, кроме ионизации электронным уда­ром, необходима еще эмиссия (испускание) электронов с катода. Такая эмиссия может быть обеспечена либо за счет термоэлектронной эмиссии из катода (испускания электронов из металла при нагреве), либо за счет выбивания электронов из катода положительными ионами с большой кинетической энергией.