Nejlepší odpověď
V této otázce musíme kombinovat dynamiku s kvantovou fyzikou.
Podle Bohrova modelu elektrony obíhají kolem jádra po kruhové dráze. Tělo se bude pohybovat po kruhové dráze pouze tehdy, když ho síla neustále přitáhne ke středu kruhu, v tomto případě je tato síla coulumbovou silou .
Coulumbova síla: F = kq₁q₂ / r²
Jak elektron, tak proton mají stejné množství elektrického náboje, takže: F = kq² / r²
(částka náboje je „e“, jinými slovy q = e)
Dostředivá síla: F = mv² / r
Tyto dvě síly srovnáme a jednu „r“ zrušíme ”Z každé strany, takže: mv² = ke² / r
Tuto rovnici budeme nazývat (1)
Elektrická potenciální energie: U = kq₁q₂ / r
Když je elektron nekonečně daleko od protonu (dále než sedmá vrstva), potenciál je nulový a také se zvyšuje, když se elektron pohybuje dále (protože dva protilehlé náboje nechci se oddělovat a pokud ano, zlobí se a jejich potenciální energie se zvyšuje: D), takže do výše uvedeného vzorce musíme dát zápor, aby to dávalo smysl. (jediný způsob, jak se číslo může zvýšit a dosažení nuly má být záporné číslo, takže tam vložíme zápor)
Mechanická energie je součet kinetické energie a potenciální energie. (E = k + U)
k = 1 / 2mv²
Substituční rovnice (1) a řešení E = k + U:
E = -ke² / 2r
Odtud bude být poněkud složitým výpočtem, není to těžké, ale je to opravdu matoucí, má příliš mnoho proměnných, takže to přeskočím. Pokud chcete, můžete to vyhledat. ( Bohrův model – Wikipedia )
r = n²r₀
r₀ je Bohrův poloměr. Takže naše rovnice bude takto: E = -ke² / 2n²r₀
Říkáme „ke² / 2r₀“ rydbergovou energii (E-sub-R, moje klávesnice nepodporuje dílčí písmena, místo toho napíšu ER Nenechte se zmást)
Nyní naše rovnice vypadá takto: E = -ER / n² mnohem jednodušší není;)
Nyní musíme odečíst kinetickou energii od to (chtěli jsme potenciální energii, pamatujete?)
U = -2ER / n²
Nyní přichází ta snadná část: D
ER = -13.6ev , n = 1: U = – (2 × 13,6) ÷ (1 ^ 2) = 27,2ev
PS: omlouvám se, že to trvalo tak dlouho, chtěl jsem, abyste plně pochopili, že odkud vzorce pocházejí, nemusíte si je pamatovat.
Odpověď
Kinetická a potenciální energie atomů je výsledkem pohyb elektronů . Když jsou elektrony vzrušené, přesunou se na vyšší energii orbitálně dále od atomu. Čím dále je orbitál od jádra, tím vyšší je potenciální energie elektronu v že energetická úroveň.
Pokud En je celková energie ve stavu n = n, v atomu vodíku, podle Bohrovy teorie pak
En = -13,6 / n ^ 2 eV.
Ale 2 (En) = potenciální energie. Proto
Potenciální energie ve stavu n = n je
Un = 2 (En) = -27,2 / n ^ 2 eV
U základního stavu tedy n = 1,
U1 = -27,2 eV
Poznámka: Ve fyzice atomů, molekul a pevných látek se používá systém atomových jednotek. V tomto systému jednotek je jednotka energie 27,2 eV.
Takže potenciální energie vodíku atom v základním stavu je 1 au