№911 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)

1. Оценить, при какой температуре $$T$$ в воздухе будет практически полностью ионизованная плазма? Энергия ионизации молекул азота $$W=2{,}5\cdot10^{-18}\ \text{Дж}$$. Энергия ионизации кислорода меньше.

Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа равна

$$E=\frac{3}{2}kT,$$

где $$k=1{,}38\cdot 10^{-23}\ \text{Дж/К}$$ — постоянная Больцмана.

Для практически полной ионизации эта энергия должна быть не меньше энергии ионизации:

$$E\ge W.$$

Тогда

$$\frac{3}{2}kT=W,$$

откуда

$$T=\frac{2W}{3k}.$$

Подставим значения:

$$T=\frac{2\cdot 2{,}5\cdot 10^{-18}}{3\cdot 1{,}38\cdot 10^{-23}} \approx 1{,}2\cdot 10^{5}\ \text{К}.$$

Энергия ионизации кислорода меньше, значит при такой температуре воздух будет практически полностью ионизован.

Ответ: $$T\approx 1{,}2\cdot 10^{5}\ \text{К}.$$