Плазма... наивные вопросы

Сообщение №37738 от DevilR 03 марта 2005 г. 22:38
Тема: Плазма... наивные вопросы

По определению из учебника (в первом приближении) плазма (холодная или горячая, неважно) - это грубо говоря суп из ядер атомов отдельно и электронов также отдельно. Далее берем и наблюдаем, что происходит при переходе вещества из плазменного в обычное состояние. Ядру недостает электронов и оно начинает их притягивать (тех кто пролетает рядом). Так формируются электронные облака (по учебникам)... далее, через некоторое время, видим вещество из которого и была создана плазма... вещество не изменилось. Почему? Почему, электрон который летел прямо на ядро, вдруг стал вокруг него вращаться? Кстати, тоже непонятно, если такое количество электронов (в тяжелых атомах) вращается вокруг ядра... а ядро само в покое или тоже вращается? И что будет с электроном, который таки упадет на ядро? Он исчезнет (как электрон) увеличив массу ядра и уменьшив его заряд... или как? Что-й то мне кажется, что платоновское (или я что путаю) модель атома слишком примитивна... хотя в те годы наверняка некоторые задавались теми же самыми вопросами...


Отклики на это сообщение:

> По определению из учебника (в первом приближении) плазма (холодная или горячая, неважно) - это грубо говоря суп из ядер атомов отдельно и электронов также отдельно. Далее берем и наблюдаем, что происходит при переходе вещества из плазменного в обычное состояние. Ядру недостает электронов и оно начинает их притягивать (тех кто пролетает рядом). Так формируются электронные облака (по учебникам)... далее, через некоторое время, видим вещество из которого и была создана плазма... вещество не изменилось. Почему? Почему, электрон который летел прямо на ядро, вдруг стал вокруг него вращаться? Кстати, тоже непонятно, если такое количество электронов (в тяжелых атомах) вращается вокруг ядра... а ядро само в покое или тоже вращается? И что будет с электроном, который таки упадет на ядро? Он исчезнет (как электрон) увеличив массу ядра и уменьшив его заряд... или как? Что-й то мне кажется, что платоновское (или я что путаю) модель атома слишком примитивна... хотя в те годы наверняка некоторые задавались теми же самыми вопросами...

Не обязательно голые ядра - просто ионизованные атомы.
Рекомбинация (переход электронов из свободного в связанное состояние) происходит либо с излучением фотона, либо за счет тройных столкновений, когда "лишнюю" энергию уносит третья (кроме электрона и иона) частица - другой электрон или атом. С точки зрения квантовой механики существует самая ближайшая к ядру стационарная орбита, дальше которой "падение" останавливается. Быстрый (гиперболический) электрон может, конечно, "стукнуть" по ядру и даже произвести ядерную реакцию, но в обычной плазме вероятность этого процесса весьма мала.
Вообще-то есть еще много всякого, но главные моменты таковы.


"Если физик не может объяснить уборщице, моющей пол в его кабинете, чем он занимается - значит он сам не знает, чем занимается" (с) Н.Бор.

Тогда другой вопрос: допустим, мы таки "раздели" ядро. Где-то рядом "летают" электроны, количество которых достаточно для восстановления атома в первозданном виде. Как происходит "захват" электронов? В квантовой механике не силен... прошу попроще (без RTFM) Что мешает 2 электронам занять 1 орбиту? Какой электрон займет самую "нижнюю" орбиту - самый первый, подлетевший достаточно близко?

По поводу энергии электронов - считается, что наибольшей энергией обладает электрон далее всех расположенный от ядра. Его же и легче всего оторвать... в металлах, при прохождении эл. тока... хотя я могу ошибаться. Соответственно несколько вопросов:
1) Относительно чего эта энергия - относительно ядра?
2) Что есть такое энергия электрона в атоме?


> "Если физик не может объяснить уборщице, моющей пол в его кабинете, чем он занимается - значит он сам не знает, чем занимается" (с) Н.Бор.

На всякий случай напоминаю Вам, что у физик может просто не захотеть объяснять - если вопрос (или вопрошающий) будет невежлив, или он (физик) просто занят другим делом.

> Тогда другой вопрос: допустим, мы таки "раздели" ядро. Где-то рядом "летают" электроны, количество которых достаточно для восстановления атома в первозданном виде. Как происходит "захват" электронов? В квантовой механике не силен... прошу попроще (без RTFM) Что мешает 2 электронам занять 1 орбиту? Какой электрон займет самую "нижнюю" орбиту - самый первый, подлетевший достаточно близко?

Рекомбинация происходит последовательно, как правило с нижней орбиты до верхней (в действительности все несколько сложнее. но вы, кажется, хотите попроще...). Энергия связанного электрона меньше, чем свободного, поэтому должен быть агент (фотон или другая частица), уносящий излишек. На одной орбите может быть максимум 2 электрона с противоположными спинами (опять упрощаю) - кватовомеханический запрет Паули.

> По поводу энергии электронов - считается, что наибольшей энергией обладает электрон далее всех расположенный от ядра. Его же и легче всего оторвать... в металлах, при прохождении эл. тока... хотя я могу ошибаться. Соответственно несколько вопросов:
> 1) Относительно чего эта энергия - относительно ядра?
> 2) Что есть такое энергия электрона в атоме?

Это просто сумма потенциальной (в поле ядра) и кинетической энергии.


> "Если физик не может объяснить уборщице, моющей пол в его кабинете, чем он занимается - значит он сам не знает, чем занимается" (с) Н.Бор.

> Тогда другой вопрос: допустим, мы таки "раздели" ядро. Где-то рядом "летают" электроны, количество которых достаточно для восстановления атома в первозданном виде. Как происходит "захват" электронов? В квантовой механике не силен... прошу попроще (без RTFM)

Как и было написано выше. Или излучается фотон а электрон переходит на ниже лежащий уровень. Или в результате столкновения с третьим телом, когда высвободившаяся энергия этим третьим телом и уноситься. А дальше надо формулы писать.

> Что мешает 2 электронам занять 1 орбиту?

Спин и принцип запрета Паули с ним связаный. Получается исключительно в рамках аппарата квантовой теории поля. Так что на вашем уровне понимания воспринимайте это как данность свыше.

>> Какой электрон займет самую "нижнюю" орбиту - самый первый, подлетевший достаточно близко?

Вообще говоря там будут каскадные переходы с верних уровней на нижнии. Поскольку вероятность захвата свободного электрона на верхний уровень существенно больше. Большого смысла говорить о первом электроне нет поскольку они все тождественны и неразличимы. Вероятность захвата определяется скорее импульсом. То есть чем меньше импульс тем вероятность больше.

> По поводу энергии электронов - считается, что наибольшей энергией обладает электрон далее всех расположенный от ядра. Его же и легче всего оторвать... в металлах, при прохождении эл. тока... хотя я могу ошибаться. Соответственно несколько вопросов:
> 1) Относительно чего эта энергия - относительно ядра?
> 2) Что есть такое энергия электрона в атоме?

За ноль энергии можно выбрать любое наперед выбранное состояние. Смысл имеет лишь разность энергий. За ноль обычно выбирают энергию бесконечно удаленного электрона с нулевым импульсом. Соответственно все связанные состояния имеют отрицательную энергию. Все свободные положительную. Физ смысл этой энергии это Кулоновская энергия взаимодействия ядра с электроном. В принципе там есть еще и радиационные поправки, но они достаточно малы.


> На всякий случай напоминаю Вам, что у физик может просто не захотеть объяснять - если вопрос (или вопрошающий) будет невежлив, или он (физик) просто занят другим делом.
Тут все проще гораздо - на некоторых форумах на наивный вопрос следует простой до невежливости ответ: RTFM
На этом форуме все гораздо приятней!

> На одной орбите может быть максимум 2 электрона с противоположными спинами (опять упрощаю) - кватовомеханический запрет Паули.
А вот тут я не понимаю. Получается, что количество электронов в атоме может колебаться от N до 2N?


> > На одной орбите может быть максимум 2 электрона с противоположными спинами (опять упрощаю) - кватовомеханический запрет Паули.
> А вот тут я не понимаю. Получается, что количество электронов в атоме может колебаться от N до 2N?
На самом деле трудно подсадить добавочные электроны, хотя иногда удается слепить ион с тремя лишними электронами... Кулоновское отталкивание - дальнодействующая штука...
Заряд ядра вовсе не определяет количество орбит, их вообще-то бесконечное количество. Заряд ядра определяет количество электронов. А они рассаживаются на самые низкоэнергетические орбиты. Т.е. орбит может быть занято всего N/2. Но не меньше.


> На самом деле трудно подсадить добавочные электроны, хотя иногда удается слепить ион с тремя лишними электронами... Кулоновское отталкивание - дальнодействующая штука...
Ион с тремя лишними электронами - и что это такое получается? Весьма неустойчивая конструкция? Или долгая жизнь и какие-то новые свойства?

Кстати электрон все таки вращается вокруг ядра или нет? Если вращается, то должно быть пульсирующее (не периодически, разумеется) электрическое поле... причем поле тем сильнее, чем больше электронов в атоме...


> > На самом деле трудно подсадить добавочные электроны, хотя иногда удается слепить ион с тремя лишними электронами... Кулоновское отталкивание - дальнодействующая штука...
> Ион с тремя лишними электронами - и что это такое получается? Весьма неустойчивая конструкция? Или долгая жизнь и какие-то новые свойства?

> Кстати электрон все таки вращается вокруг ядра или нет? Если вращается, то должно быть пульсирующее (не периодически, разумеется) электрическое поле... причем поле тем сильнее, чем больше электронов в атоме...

Нет не вращается. Средний импульс у него ноль в любой момент времени. Корректно это описывается только с помощью КМ с использованием волновых функций. Механических аналогий лучше не придумывать поскольку часть явлений они описать могут а с частью полная ерунда получается.
Собственно возникновение излучения в планетарной модели атома было одной из причин возникновения квантовой механики.


> Ион с тремя лишними электронами - и что это такое получается? Весьма неустойчивая конструкция? Или долгая жизнь и какие-то новые свойства?

Лишние - в смысле их на три больше, чем заряд ядра? Очень неустойчивая. Одноименные заряды, знаете, отталкиваются...

> Кстати электрон все таки вращается вокруг ядра или нет? Если вращается, то должно быть пульсирующее (не периодически, разумеется) электрическое поле... причем поле тем сильнее, чем больше электронов в атоме...

Согласно квантовой механике "пульсации" возникают только при переходах между орбитами (опять грубо).


> > На самом деле трудно подсадить добавочные электроны, хотя иногда удается слепить ион с тремя лишними электронами... Кулоновское отталкивание - дальнодействующая штука...
> Ион с тремя лишними электронами - и что это такое получается? Весьма неустойчивая конструкция? Или долгая жизнь и какие-то новые свойства?
Я, конечно, имел в виду свободный ион+3. На нем третий добавочный электрон держится еле-еле (если вообще держится), и отваливается даже из-за пролетевшего рядом атома.
В кристалле другая песня. Ионы+3 там не редкость.

> Кстати электрон все таки вращается вокруг ядра или нет? Если вращается, то должно быть пульсирующее (не периодически, разумеется) электрическое поле... причем поле тем сильнее, чем больше электронов в атоме...
Вращается, в определенном смысле. В том смысле, что момент импульса у него есть. Но вращается не как классическая частица, типа планеты вокруг Солнца.

Если Вы представите себе размазанный по орбите заряд, получите круговой ток, и никакой пульсации он создавать не будет, конечно. Такой образ будет ближе к истине с данной стороны, однако в других аспектах неадекватен.

На самом деле почти за век существования квантовой механики никому не удалось построить наглядный образ, который бы полностью соответствовал всем аспектам поведения электрона в атоме.


> Если Вы представите себе размазанный по орбите заряд, получите круговой ток, и никакой пульсации он создавать не будет, конечно. Такой образ будет ближе к истине с данной стороны, однако в других аспектах неадекватен.
Мда... чем дальше в лес, тем интереснее ответы! Размазанный по орбите заряд... либо скорость ОЧЕНЬ высокая, либо электрон превращается во что-то новое... хотя оторви его из атома - можно разогнать и ударить им о что нибудь...

> На самом деле почти за век существования квантовой механики никому не удалось построить наглядный образ, который бы полностью соответствовал всем аспектам поведения электрона в атоме.
Ну разве что, может мы не все о нем знаем...

Кстати, электрон может быть волной? Или в туннельном диоде все как-то по другому получается...



> > Если Вы представите себе размазанный по орбите заряд, получите круговой ток, и никакой пульсации он создавать не будет, конечно. Такой образ будет ближе к истине с данной стороны, однако в других аспектах неадекватен.
> Мда... чем дальше в лес, тем интереснее ответы! Размазанный по орбите заряд... либо скорость ОЧЕНЬ высокая, либо электрон превращается во что-то новое... хотя оторви его из атома - можно разогнать и ударить им о что нибудь...
Это просто интерпретации...
А любая интерпретация так или иначе перевирает оригинал...

> > На самом деле почти за век существования квантовой механики никому не удалось построить наглядный образ, который бы полностью соответствовал всем аспектам поведения электрона в атоме.
> Ну разве что, может мы не все о нем знаем...
Знаем мы достаточно, математика этого дела вполне нормальная... да только вот описать словами то, что получается в формулах, не удается непротиворечиво...
А может, просто бесполезно искать адекватный образ среди знакомых образов?

> Кстати, электрон может быть волной? Или в туннельном диоде все как-то по другому получается...
Если объяснять "на пальцах" - то да, почти каждый раз по другому...


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100