Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
F
j = ^2+п0+(ц+ + ц_)Е.
Удельное сопротивление р электролита (III.7.3.4°):
Ni
P =
Fz+n0+(p.+ + [l_)’
Если при диссоциации молекулы растворенного вещества образуется й+ положительных и /г_ отрицательных ионов, то
k+z+ = k_z_, п0+ = k+anQ и тг0_ = й_а/г0,
где а — степень диссоциации, п0 — концентрация растворенного вещества (111.9.1.5°) и
P =
Fz+k+anQ(\i+ + ц_)'
§ Ш.9.4. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ГАЗОВ
275
Отношение NaJz+ есть число положительных ионов в одном грамм-эквиваленте (l/z+ моль). Если ввести величину
_ k+n0z+ _ k_nQz_
Na Na ’
называемую эквивалентной концентрацией раствора и представляющую собой число грамм-эквивалентов ионов одного знака, содержащихся в единице объема электролита (в свободном состоянии и связанных в молекулах), то
1
р FCa(n+ + n_)‘
§ Ш.9.4. Электропроводность газов
1°. Газы, состоящие из нейтральных атомов и молекул, являются изоляторами и не проводят электрический ток. Для возникновения электропроводности газов они должны быть ионизованы.
Ионизацией молекулы (атома) называется отщепление одного или нескольких электронов и превращение молекулы (атома) в положительный ион. Если молекула (атом) газа присоединит к себе электроны, возникнут отрицательные ионы.
Обратный ионизации процесс, при котором электроны, присоединяясь к положительному иону, образуют нейтральную молекулу (атом), называется рекомбинацией.
2°. Для ионизации молекулы (атома) необходимо совершить работу ионизации Aa против сил притяжения между вырываемым электроном и атомным остатком — остальными частицами молекулы (атома). Величина Au зависит от энергетического состояния вырываемого электрона в атоме или молекуле данного газа. Энергия ионизации возрастает с увеличением кратности ионизации, т. е. числа электронов, вырванных из атома.
3°. Потенциалом ионизации фи называется разность потенциалов в ускоряющем электрическом поле, которую должен пройти электрон, чтобы накопить энергию, равную работе ионизации,
Vv=AJe*
где е — элементарный заряд (IX).
276
ГЛ. III.9. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ/
4°. Ионизация газа вызывается внешними воздействиями: достаточным повышением температуры, действием различных излучений, космических лучей, бомбардировкой молекул (атомов) газа быстрыми электронами или ионами. Интенсивность ионизации измеряется числом пар частиц с зарядами противоположных знаков, образовавшихся за единицу времени в единице объема газа.
5°. Ударной ионизацией называется ионизация газа под действием движущихся электронов или ионов. Наименьшая кинетическая энергия (1.3.2.1°), которую должна иметь ионизирующая частица, оценивается из законов сохранения импульса и энергии и равна
mv2 _ л ,і ,т
2 A^l +
где т — масса частицы, M — масса атома.
Эта энергия тем ближе к Ah, чем меньше отношение .
Электрон и однозарядный ион, пройдя одинаковую разность потенциалов Дф, накапливают одинаковую энергию W — е • Дф.
Из предыдущей формулы следует, что для ударной ионизации электронами и ионами, масса которых в IO4 раз превышает массу электрона, ионы должны пройти в ускоряющем поле бблыную разность потенциалов, чем электроны.
§ III.9.5. Понятие о различных типах газового разряда
1°. Газовым разрядом называется процесс прохождения электрического тока через газ.
Несамостоятельным газовым разрядом называется газовый разряд, вызванный внешними ионизаторами (111.9.4.4°) и прекращающийся, если эти ионизаторы не действуют. На рис. III.9.2 представлена кривая зависимости силы тока I от напряжения U между электродами при несамостоятельном разряде. В 1-й области кривой при небольших напряжениях справедлив закон Ома, подобный закону для электролитов (111.9.3.3°). Если в газе образуются электроны и одновалентные ионы, то плотность тока
І = еп0(ц+ + ц_)Е,
§ III.9.5. ПОНЯТИЕ О РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА 277
где Ti0 — число пар противоположно заряженных частиц в единице объема, fi+ и — подвижности положительных и отрицательных ионов, е — абсолютное значение заряда электрона. В широком интервале давлений подвижности газовых ионов обратно пропорциональны давлению и при небольших значениях напряженности электрического поля не зависят
от нее.
»о
2°. Во 2-й области на кривой рис. III.9.2, линейная зависимость между силой тока I и напряжением U нарушается вследствие того, что концентрация ионов в газе убывает. В этой области с возрастанием U сила тока растет все медленнее.
В 3-й области на кривой рис. III.9.2, начиная с некоторого напряжения Uh, сила тока остается постоянной при увеличении напряжения. Это связано с тем, что при неизменной интенсивности ионизации (111.9.4.4°) в сильных электрических полях все ионы, образовавшиеся в единицу времени в газе, достигают электродов. Дальнейшее возрастание силы тока при неизменной интенсивности ионизации не происходит. Насыщение наступает вследствие того, что все образовавшиеся заряженные частицы, двигаясь в сильном электрическом поле, достигают электродов скорее, чем заметная их часть успевает рекомбинировать с частицами противоположного по знаку заряда.
