Электронный газ средняя тепловая скорость

Найденный выше потенциал имеет такой же вид, как и потенциал примеси в металле при экранировании Томаса — Ферми [см. (17.54)]. Покажите, что волновой вектор Томаса — Ферми [см. (17.50)] для газа свободных электронов определяется точно таким же выражением, как и К, если заменить V] средней тепловой скоростью, отвечающей статистике Больцмана, а концентрацию носителей принять равной 2п . (Откуда берется множитель 2 ) Величина К представляет собой длину экранирования в теории Дебая — Хюккеля. [c.231]

Температуру разреженной атмосферы следует понимать в соответствии с кинетической теорией газов, а именно как величину, характеризующую среднюю тепловую скорость движения молекул, атомов и электронов. Именно в этом отношении делают различие между электронной температурой и температурой нейтральных частиц. Начиная с высот 130—150 км, температура заряженных частиц обычно на несколько сотен градусов превышает температуру нейтральных частиц. Объясняется это тем избытком энергии, который приобретают заряженные частицы в процессе ионизации (см. параграф 4.2). По изложенным причинам температуру верхних слоев атмосферы часто называют кинетической. [c.191]

Если изменение абсолютного значения скорости свободного носителя заряда за счет внешнего поля на среднем пути между соударениями сравнимо с тепловой скоростью, то нельзя считать,что его подвижность не зависит от величины внешнего поля. С увеличением напряженности электрического поля выше критического значения в зависимости от доминирующего механизма рассеяния подвижность свободных носителей заряда люжет как уменьшаться, так и увеличиваться. С изменением подвижности свободных носителей заряда под действие.м сильного электрического поля связаны явление разогрева электронно-дырочного газа и эффект Ганна. [c.68]

Неидеальная плазма характеризуется значительным вкладом эффектов межчастичного взаимодействия — неидеальности. Поясним это понятие. При малых плотностях низкотемпературная частично ионизованная плазма может рассматриваться как смесь идеальных газов электронов, ионов и нейтральных атомов. Частицы движутся с тепловыми скоростями, лишь изредка сталкиваясь друг с другом. При повышении плотности средние расстояния между частицами уменьшаются и все большее время частицы начинают проводить, взаимодействуя друг с другом. При этом возрастает средняя энергия взаимодействия между частицами. Когда средняя энергия межчастичного взаимодействия оказывается сопоставимой с характерной кинетической энергией теплового движения, плазма становится неидеальной. Свойства такой плазмы перестают описываться простыми соотношениями теории идеальных газов и плазмы и становятся весьма необычными. [c.338]

Рассмотрим причины высокой теплопроводности металлов. Ионы в узлах кристаллической решетки совершают колебательные движения. Средняя амплитуда этих колебаний определяет температуру металла. Чем выше температура, тем больше средняя амплитуда колебаний. В неметаллах в передаче тепловой энергии от одного объема к другому принимают участие только ионы. В металлах, кроме ионов, в процессе передачи тепла участвует также легкоподвижный электронный газ. Поэтому скорость передачи тепла в металлах значительно выше, чем в неметаллах. [c.11]

При изменении интенсивности естественной ионизации изменяется и количество свободных зарядов, возникающих в газе в единицу времени. Однако в среднем за достаточно большой отрезок времени интенсивность естественной ионизации можно считать практически постоянной. Непрерывное действие сил естественной ионизации не может привести к ионизации всех молекул воздуха в данном объеме, потому что наряду с ионизацией имеет место нейтрализация за счет воссоединения электронов с ионами — рекомбинации. Рекомбинация получается при достаточном сближении ионов с электронами, происходящем вследствие теплового, хаотического, непрерывного движения частиц газов. Вероятность такого сближения достаточно велика, так как достаточно велико количество молекул в единице объема газа при 760 мм рт. ст. и 0° С в 1 г. любого газа находится 2,687 10 молекул. Скорость теплового движения моле-4 51 [c.51]

В атомах газов все электроны имеют прочные связи с ядрами благодаря малой плотности газов их атомы и молекулы можно рассматривать отдельно, не образующими одну систему, как это имеет место в более плотных телах (Жидких и твердых). Все тела в газообразном состоянии при обычных условиях являются диэлектриками, если нет воздействий, вызывающих образование из атомов и молекул большого количества свободных зарядов, электронов и ионов. Частицы газов находятся в непрерывном движении, скорость которого повышается с увеличением температуры Это тепловое движение носит хаотический характер частицы газа двигаются в разных направлениях, описывая в пространстве зигзагообразные траектории. Скорости всех частиц в данный момент времени оказываются неодинаковыми. Имеется определенное распределение количества молекул по скорости. Средняя арифметическая скорость [c.21]

Прежде всего важно отметить, Что всюду в этой книге, где будет говориться о проводимости газа, Уе означает так называемую скорость дрейфа электронов, которая значительно меньше скорости их беспорядочного теплового движения. В отсутствие электрического поля электроны совершают лишь беспорядочное движение со средней скоростью выше 10 сж/се/с. При этом часто происходят столкновения электронов с молекулами газа. В промежутках между столкновениями траектории свободного пробега электронов прямолинейны и беспорядочно ориентированы и средняя скорость в л ю б о м и а-правлении равна нулю. Действие электрического поля X заключается в том, что к каждому электрону прикладывается направленная вдоль поля сила, в результате чего на скорость теплового движения накладывается составляющая скорости, параллельная полю. Таким образом, средняя скорость в направлении, параллельном полю, равна уже не нулю, а Ve, т. е. скорости дрейфа. Следует добавить, что, помимо того, что поле X вызывает появление скорости дрейфа, оно, как мы увидим далее, приводит также к повышению средней скорости беспорядочного движения электронов. [c.11]

Полагают, что электроны ведут себя как молекулы идеального газа. Поэтому средняя скорость теплового движения электронов оценивается по формуле [c.8]

В = 1 В/м порядка всего лишь 10" м/с), так что среднее время свободного пробега между двумя соударениями с узлами решетки т определяется как отношение средней длины свободного пробега / к средней скорости теплового движения электронов х = //с , . Полагая, что кинетическая энергия теплового движения электрона ти 12 определяется, как н энергия молекулы идеального газа, выражением 1,5 кТ (где к — постоянная Больцмана, Т — термодинамическая температура) и ис- [c.14]

Это довольно большая скорость (около 1 % от скорости света). Такой результат кажется довольно странным с точки зрения классической механики — ведь мы описываем основное состояние (Т = 0), а в классическом газе при Т = О скорости всех частиц равны нулю. Даже при комнатной температуре тепловая (средняя) скорость классической частицы, имеющей массу электрона, составляет всего лишь около 10 см/с. [c.50]

Здесь введены обозначения 2), 2 - независимые координаты I - время Т -температура р - плотность р - давление т - средний молекулярный вес Wl, п>2 -декартовы составляющие вектора скорости е - энергия единицы объема газа q, -составляющие вектора теплового потока q ц. - коэффициент вязкости А, -коэффициент теплопроводности Ке - число Рейнольдса / д - универсальная газовая постоянная т ,, К ,, Т о - параметры в набегающем потоке - характерный размер (радиус затупления) х,у- тензор вязких напряжений 6,у-символ Кронекера R - число химических реакций, одновременно протекающих в смеси /V, Ng - число компонентов смеси и число химических элементов г = N - Ng число продуктов реакций и число независимых в стехиометрическом отнощении химических реакций с с - массовые концентрации продукта реакции и химического элемента - элемент электрон [c.178]

Эффекты сильного поля. Пока напряженность электрического поля S мала, так что повышение температуры электронного газа АТ относительно невелико [ATITq) l, где То — начальная температура, среднюю скорость теплового движения электронов <о> можно считать неизменной и не зависящей от Ш. Тогда согласно (7.12) и (7.13) подвижность носителей и электропроводность также не должны зависеть от поля, вследствие чего должен выполняться закон Ома ток в проводнике пропорционален приложенному напряжению. [c.194]

Скорость теплового движения электронов мало зависит от температуры, так как электронный газ в металлических проводниках находится в состоянии вырождения . Для различных проводников эта Kopo Tb примерно одинакова. Незначительно отличаются также и концентрации свободных электронов л, для различных проводников так, например, для меди и никеля эта разница составляет менее 10 /j. Поэтому величина удельного электросопротивления в основном зависит от средней длины свободного пробега электрона в данном проводнике, которая в свою очередь зависит от строения проводника, его структуры. Все чистые металлы с наиболее правильной кристаллической решеткой характеризуются наименьшими значениями удельного электросопротивления. [c.246]

При изменении интенсивности естественной ионизации изменяется и количество свободных зарядов, юзникающих в газе в единицу времени. Однако в среднем за достаточно большой отрезок времени интенсивность естественной ионизации можно считать практически постоянной. Непрерывное действие сил естественной ионизации не может привести к ионизации всех молекул воздуха в данном объеме потому, что наряду с ионизацией имеет место нейтрализация за счет воссоединения электронов с ионами — рекомбинация. Рекомбинация получается при достаточном сближении ионов с электронами, происходящем вследствие теплового хаотического непрерывного движения частиц газов. Вероятность такого сближения достаточно велика, так как достаточно велико количество молекул в единице объема газа при 760 мм рт. ст. и 273° К в 1 см любого газа находится 2,687 10 молекул. Скорость теплового движения молекул при комнатной температуре составляет несколько сот метров в 1 сек. Число рекомбинаций в единицу времени пропорционально произведению числа свободных положительных и отрицательных зарядов, находящихся в данном объеме таким образом, с усилением интенсивности ионизации усиливается и интенсивность рекомбинации [c.41]

При продольном поле Х=6 в см электрон, продвинувшись вдоль поля на 1 см, приобретает энергию 6 эв за время 1/Ое, т. е. за 7,2 10- сек. Так как электроны получают энергию непосредственно от поля и передают ее атомам, их температура не может быть меньше температуры атомов, т. е. средняя скорость их теплового движения не может быть ниже 5,18-10 см1сек. Продвигаясь в направлении поля на 1 см, электрон описывает зигзагообразную линию длиной не меньше 5,18-Ю Х Х7,2 10- = 3 700 см. При прохождении этого пути он совершит 3 700/ (8,36 10" ) —4,5 10 столкновений с атомами ртути. В условиях установившегося равновесия он должен передавать в среднем при каждом столкновении энергию не больше 6/(4,5 10 ) = 1,35 10- эв. При 5 900° К средняя энергия электрона равна 0,76 эв, так что при каждом столкновении электрону приходится передавать лишь долю Л=1,35 10-70,76=1,77 10- общего количества своей энергии. Известно [Л. 5], что для упругих столкновений Х=1 2т/М) (I—Tg/Te), где т, М — массы электрона и атома соответственно, а Те — температура газа. Для ртути М 2т равно 1,85-10 , откуда (1—Те/Те) = 1,85 10 1,77 10" =0,033. [c.16]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...