Discretență - nivele de energie - o enciclopedie mare de petrol și gaze, articol, pagina 1

Discreenta - nivele de energie

Discretitudinea nivelurilor de energie conduce în mod necesar la discretitudinea emisiilor și a spectrului de absorbție a energiei. [1]







Discreența nivelelor de energie în atomi se datorează naturii mecanice cuantice a mișcării electronilor. În molecule, există, de asemenea, anumite niveluri de energie ale electronilor. Cu toate acestea, în plus față de mișcarea electronilor din molecule, este de asemenea posibil să se miște nucleele atomice relativ una de alta - oscilația nucleelor ​​și rotația lor în jurul centrului de masă. Energia acestor tipuri de mișcări în moleculă este, de asemenea, cuantificată, dar având în vedere masa mult mai mare a nucleelor, nivelurile de energie din molecule sunt foarte apropiate unul de celălalt. [2]

Discretitudinea nivelurilor de energie în atomi se datorează caracterului cuantic-mecanic al mișcării electronilor. În molecule, există, de asemenea, anumite niveluri de energie ale electronilor. Cu toate acestea, în plus față de mișcarea electronilor din molecule, este de asemenea posibil să se miște nucleele atomice relativ una de alta - oscilația nucleelor ​​și rotația lor în jurul centrului de masă. Energia acestor tipuri de mișcări în moleculă este, de asemenea, cuantificată, dar având în vedere masa mult mai mare a nucleelor, nivelurile de energie din molecule sunt foarte apropiate unul de celălalt. [3]

Discretitudinea nivelurilor de energie conduce la o discrepanță a frecvențelor spectrului emis. [4]

Și discreența nivelurilor de energie. iar prezența unei energii oscilatoare nonzero este confirmată de observațiile spectrelor infraroșii ale moleculelor (vezi §6 din Capitolul [5]

Într-adevăr, discretitatea nivelurilor de energie. acceptată în teoria cuantică, este doar indirect legată de tendința entropiei la zero. Mai precis, nivelurile discrete nu este, în sine, înseamnă că scăderea entropiei poate fi semnificativ la temperaturi realizabile în experiment, deoarece sistemele de nivelurile de energie mai mari (macroscopice) sunt prea apropiate unele de altele, astfel încât acestea să poată fi distinse în experimente termodinamice. Chiar și la cea mai scăzută temperatură atinsă în experimentele nu pot, în general vorbind, să spunem că sistemul este în cea mai redusă stare cuantică. Cu toate acestea, curbele măsurate experimental AS (T), în cazul în care extrapolate, de temperaturile experimental realizabile tind la zero, în ordinea descrescătoare a temperaturii. Explicația constă în faptul că legile asimptotice ale termodinamicii la T - O determinată de densitatea de energie în apropierea nivelurilor de stat cu cea mai mică energie. nivelurile de densitate a tuturor sistemelor cunoscute tind la zero cu scăderea energiei, astfel încât entropia tinde la zero la aceste temperaturi. [6]







Dovezi practice ale discrepanței nivelurilor energetice ale electronilor în atomi sunt furnizate de spectrele raze X. Aceste spectre sunt de două tipuri: continuă sau continuă și lineară sau caracteristică. Spectrele pot fi observate utilizând un tub cu raze X; Schema de construcție cea mai simplă este prezentată în Fig. 1.10. Între anod (anticatod) și catod al tubului, se menține o diferență de potențial de ordinul a câteva zeci de kilovolți. Ca anod, se alege un material al cărui spectru de raze X este investigat. În tuburile obișnuite cu raze X se utilizează materiale cu un număr mare atomic. Cu o creștere treptată a tensiunii pe tub, se observă mai întâi un spectru continuu, iar pentru cele mari, de ordinul mai multor kilovolți, stresul este controlat. [7]

Discretitudinea numeroaselor manifestări ale naturii se explică prin discretitudinea nivelurilor energetice. Fluxul de electroni în coroziune, conform perechii ipoteza de Broglie considerată ca flux având un caracter de undă. Cu toate acestea, se observă expresia nu numai în discretă circuite interne perechi corozive (micro), dar, de asemenea, de exemplu, de-a lungul traseului conductei metalice subterane (macrosystem) a pus în soluri de diferite agresivitate. Este cunoscut faptul că, în unele zone intensitatea liniei de cavități de coroziune în pereții conductei va fi diferit. [8]

Postulatul de bază al teoriei cuantice este presupunerea discretității nivelurilor energetice ale atomilor și moleculelor. Spectrele apar atunci când o anumită cuantum de radiație este emisă sau absorbită datorită tranzițiilor între anumite niveluri de energie. Axa verticală reprezintă unitățile energetice la o scară arbitrară. Trecerea de la statul A desemnat la starea marcată B apare atunci când este absorbit cuantumul radiației. [9]

În capitolul precedent sa menționat deja discretitatea nivelurilor energetice ale unei microparticule. amplasat într-un puț potențial, se manifestă în mod clar în spectrul de emisie și absorbție a atomilor, moleculelor și nucleelor. [10]

Ar trebui să fim atenți la faptul că discreența nivelelor de energie ale particulelor un electron și introducerea numerelor cuantice întregi nu sunt postulate (teoria lui Bohr), ci urmează în mod natural de soluția ecuației Schrödinger. [12]

Pe exemplul examinat, se poate observa că discrepanța nivelurilor de energie este cauzată de condițiile limită. Acest exemplu arată modul în care stările cuantice discrete pot fi înțelese din punct de vedere al mecanicii valurilor. Ceva de genul asta ar trebui să aibă loc în atom. [13]

După cum sa arătat deja, spectrul discret de raze gamma se datorează discretității nivelurilor energetice ale nucleelor ​​atomice. Cu toate acestea, după cum rezultă din relația de incertitudine (215.5), energia stărilor excitate ale nucleului capătă valori în intervalul AE / r / A /, unde A / este durata de viață a nucleului în starea excitată. [14]

Un astfel de curs al dependenței curentului anodic de tensiunea de accelerare este explicat prin discreența nivelelor energetice ale atomilor de mercur. [15]

Pagini: 1 2 3

Distribuiți acest link:






Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: