Номер 1254, страница 285 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

1254. *Определите энергию ионизации атома гелия, потенциал ионизации которого $\varphi_{\text{и}} = 24,5 \text{ В}$.

Дано:

Потенциал ионизации атома гелия $ \varphi_и = 24.5 $ В.

Элементарный заряд $ e \approx 1.602 \times 10^{-19} $ Кл.

Найти:

$ E_и $ — ?

Решение:

Энергия ионизации ($ E_и $) — это минимальная энергия, необходимая для отрыва электрона от атома, находящегося в основном (невозбужденном) состоянии. Эта энергия связана с потенциалом ионизации ($ \varphi_и $) через работу, которую совершает электрическое поле для перемещения заряда $ e $ через разность потенциалов $ \varphi_и $.

Формула для расчета энергии ионизации:

$ E_и = e \cdot \varphi_и $

где $ e $ — величина элементарного заряда.

В атомной и ядерной физике энергию часто выражают в электрон-вольтах (эВ). По определению, 1 эВ — это энергия, которую приобретает частица с зарядом $ e $, проходя ускоряющую разность потенциалов в 1 В. Таким образом, энергия ионизации в электрон-вольтах численно равна потенциалу ионизации в вольтах.

$ E_и = 24.5 $ эВ

Теперь переведем эту энергию в систему СИ (джоули), используя значение элементарного заряда:

$ E_и = 1.602 \times 10^{-19} \text{ Кл} \cdot 24.5 \text{ В} $

$ E_и \approx 39.249 \times 10^{-19} \text{ Дж} \approx 3.92 \times 10^{-18} \text{ Дж} $

Ответ: энергия ионизации атома гелия составляет $ 24.5 $ эВ, что эквивалентно примерно $ 3.92 \times 10^{-18} $ Дж.