Energię jaką dostarczamy możemy oszacować jako potencjalną energię elektrostatyczną.
Energię potencjalną układu dwóch oddziałujących ze sobą ładunków w polu elektrostatycznym przedstawiamy wzorem:
gdzie:
- współczynnik proporcjonalności,
i - wartości ładunków,
- odległość pomiędzy ładunkami.
W naszym przypadku mamy:
gdzie:
Z tego wynika, że:
Podstawiamy dane liczbowe do wzoru:
UWAGA! Otrzymany powyżej wynik różni się od podanego w zbiorze zadań w wyniku przyjętych przybliżeń.
Naszym zadaniem jest oszacowanie średniej energii kinetycznej cząstek o znanej temperaturze:
Średnią energię kinetyczną ruchu postępowego cząstek obliczamy korzystając ze wzoru:
gdzie:
- stała Boltzmanna,
- temperatura cząstek wyrażona w stopniach Kelwina.
Obliczamy energię protonów wynikającą z chaotycznego ruchu cząstek:
Porównajmy energie obliczone w obu podpunktach:
Energia dostarczana do protonu, aby przyłączyć go do azotu jest około 1935 razy większa niż energia kinetyczna, wynikająca z chaotycznych ruchów protonów.
Skorzystajmy ze wskazówki dołączonej do zadania i poszukajmy informacji o zjawisku tunelowym.
Zjawisko to wykracza poza uproszczony model fizyczny, który poznajemy w szkole ponadpodstawowej. Jest to zagadnienie związane z mechaniką kwantową. Zjawisko tunelowe polega na tym, że cząstka może przenikać przez bareirę potencjału (energii potencjalnej) o wysokości większej niż całkowita energia cząstki.
Dzięki zjawisku tunelowemu reakcja opisana w zadaniu może zachodzić.
Ewelina Wysopal
Nauczycielka fizyki
Zobacz lekcje, które wyjaśnią temat krok po kroku:
Tutaj pojawi się lista Twoich książek
Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.

