ответ:
силы взаимодействия молекул
все молекулы вещества взаимодействуют между собой силами притяжения и отталкивания.
доказательство взаимодействия молекул: явление смачивания, сопротивление сжатию и растяжению, малая сжимаемость твердых тел и газов и др.
причина взаимодействия молекул - это электромагнитные взаимодействия заряженных частиц в веществе.
как это объяснить?
атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки. заряд ядра равен суммарному заряду всех электронов, поэтому в целом атом электрически нейтрален.
молекула, состоящая из одного или нескольких атомов, тоже электрически нейтральна.
рассмотрим взаимодействие между молекулами на примере двух неподвижных молекул.
между телами в природе могут существовать гравитационные и электромагнитные силы.
так как массы молекул крайне малы, ничтожно малые силы гравитационного взаимодействия между молекулами можно не рассматривать.
на больших расстояниях электромагнитного взаимодействия между молекулами тоже нет.
но, при уменьшении расстояния между молекулами молекулы начинают ориентироваться так, что их обращенные друг к другу стороны будут иметь разные по знаку заряды (в целом молекулы остаются нейтральными), и между молекулами возникают силы притяжения.
при еще большем уменьшении расстояния между молекулами возникают силы отталкивания, как результат взаимодействия отрицательно заряженных электронных оболочек атомов молекул.
в итоге на молекулу действует сумма сил притяжения и отталкивания. на больших расстояниях преобладает сила притяжения (на расстоянии 2-3 диаметров молекулы притяжение максимально), на малых расстояниях сила отталкивания.
существует такое расстояние между молекулами, на котором силы притяжения становятся равными силам отталкивания. такое положение молекул называется положением устойчивого равновесия.
находящиеся на расстоянии друг от друга и связанные электромагнитными силами молекулы потенциальной энергией. в положении устойчивого равновесия потенциальная энергия молекул минимальна.
в веществе каждая молекула взаимодействует одновременно со многими соседними молекулами, что также влияет на величину минимальной потенциальной энергии молекул.
кроме того, все молекулы вещества находятся в непрерывном движении, т.е. кинетической энергией.
таким образом, структура вещества и его свойства (твердых, жидких и газообразных тел) определяются соотношением между минимальной потенциальной энергией взаимодействия молекул и запасом кинетической энергии теплового движения молекул.
подробнее - на -
объяснение:
Дано:
λ(max) = 620 нм = 620*10^-9 м
v = 9,1*10^14 Гц
c = 3*10^8 м/с
h = 6,63*10^-34 Дж*с
m(e) = m = 9,1*10^-31 кг
q(e) = q = -1,6*10^-19 Кл
е = 1,6*10^-19 Кл
Ав, V, φ - ?
Cогласно 3-му закону фотоэффекта для каждого вещества существует предельная длина волны, при которой фотоэффект ещё можно наблюдать.
А из 2-го закона фотоэффекта можно заключить, что кинетическая энергия зависит от того, какая длина волны у света (или его частота). И если она больше, чем максимальная (или если частота меньше, чем минимальная частота), то фотоэффекта точно нет, а значит нет и кинетической энергии у электронов:
при λ(max) или, что то же самое, при v(min) - фотоэффект может быть
при λ > λ(max), или при v < v(min) - фотоэффекта точно нет
Длина волны связана с частотой соотношением:
λ = V*T, где T = 1/v, а V = c (скорость света в вакууме) =>
λ = c*(1/v) = c/v
λ(max) = c/v(min)
Используем уравнение Эйнштейна для ответов на поставленные вопросы:
Е = Ав + Ек, где
Е = hv - энергия фотона
Ав - работа выхода
hv = Aв + mV²/2
а) Работа выхода Ав - это работа, которая идёт на вырывание электрона из вещества. Это минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы он покинул вещество. И чтобы вырвать электрон без сообщения ему кинетической энергии, нужно совершить работу равную:
hv = Ав, где v должна быть минимальной:
v = v(min) => hv(min) = Ав
v(min) = c/λ(max) => Ав = hc/λ(max) = (6,63*10^-34*3*10^8) / (620*10^-9) = 3,208...*10^-19 = 3,2*10^-19 Дж
б) Кинетическая энергия зависит от частоты. Зависит линейно. Выразим Ек из уравнения Эйнштейна:
Е = Ав + Ек
Ек = Е - Ав
mV²/2 = hv - Ав
Вспомним линейную функцию:
y = kx + b, где k - это коэффициент пропорциональности (постоянная величина), x - величина, которая изменяется и от которой зависит значение величины y, а b - это константа (тоже постоянная). По аналогии:
h - коэффициент пропорциональности (постоянная Планка)
v - частота (изменяющаяся величина)
Ав - работа выхода для определённого вещества, в данном случае - для калия (постоянная).
То есть ни от чего, кроме частоты (т.к. изменяется только частота), кинетическая энергия не зависит. А значит от частоты будет зависеть и скорость электрона. Максимальная скорость будет при максимальной частоте. Вообще в уравнении Эйнштейна скорость электрона всегда максимальна, т.к. при вырывании электрон сразу же летит с этой скоростью, и уже в процессе она уменьшается вследствие столкновений электрона с другими частицами. Выразим её:
mV²/2 = hv - Ав | * (2/m)
V² = 2hv/m - 2Aв/m = (2/m)*(hv - Ав)
V = √((2/m)*(hv - Ав)) = √((2/9,1*10^-31)*(6,63*10^-34*9,1*10^-31 - 3,2*10^-19)) = 789115,5154 = 789116 м/с = 7,9*10^5 м/с
в) Проводник будет терять фотоэлектроны. С каждым новым вырванным электроном потенциал проводника увеличивается, вследствие чего каждому новому электрону становится всё тяжелее преодолевать поле тяготения проводника, которое действует на электроны с кулоновской силой. Сила эта становится всё больше и больше (вследствие увеличения положительного заряда). В какой-то момент вырванные электроны не смогут улететь за пределы действия поля проводника и притянутся обратно. В этот момент проводник зарядится до такого потенциала, при котором работа его электростатического поля будет равна изменению кинетической энергии вырванного электрона с максимального значения до нуля (согласно теореме об изменении кинетической энергии):
А(Fk) = ΔЕк
qEΔd = Ек2 - Ек1 = 0 - mV²/2
qE(d2 - d1) = -mV²/2
qEd2 - qEd1 = -mV²/2
Ed2 = φ2
Ed1 = φ1 =>
q(φ2 - φ1) = -mV²/2 => mV²/2 = |q(φ2 - φ1)|
φ2 - φ1 = -φ1 + φ2 = -(φ1 - φ2) = -Uз = -φ(з) => mV²/2 = |-q*(-φ(з))|
mV²/2 = |qφ(з)|, где φ(з) - задерживающий потенциал, равный по модулю потенциалу проводника φ:
|φ(з)| = φ
Опустим знак модуля, выразим заряд электрона через элементарный заряд е и выразим потенциал проводника:
mV²/2 = еφ
φ = mV²/(2е) = (9,1*10^-31*(7,9*10^5)²)/(2*1,6*10^-19) = 1,7747... = 1,77 В
ответ: 3,2*10^-19 Дж, 7,9*10^5 м/с, 1,77 В.
