Przejdź do treściPrzejdź do informacji o dostępnościMenu skrótów klawiszowych
Logo OpenStax

Zadania

9.1 Rodzaje wiązań cząsteczkowych

40.

Konfiguracja elektronowa węgla ma postać 1 s 2 2 s 2 2 p 2 1 s 2 2 s 2 2 p 2 1s^22s^22p^2 . Biorąc pod uwagę tę konfigurację, określ, jaki inny pierwiastek może wykazywać taki sam typ hybrydyzacji jak węgiel.

41.

Chlorek potasu jest cząsteczką utworzoną przez wiązanie jonowe. Odległość równowagowa wynosi r 0 = 0,279 nm r 0 = 0,279 nm r_0=\SI{0,279}{\nano\metre} . Wyznacz elektrostatyczną energię potencjalną jonów.

42.

Powinowactwo elektronowe Cl wynosi 3,89 eV 3,89 eV \SI{3,89}{\electronvolt} , a energia jonizacji K 4,34 eV 4,34 eV \SI{4,34}{\electronvolt} . Korzystając z poprzedniego rozwiązania, wyznacz energię dysocjacji (pomiń energię odpychania jonów).

43.

Zmierzona energia dysocjacji KCl wynosi 4,43 eV 4,43 eV \SI{4,43}{\electronvolt} . Wykorzystaj wynik poprzedniego zadania, żeby wyznaczyć energię odpychania jonów spowodowaną zakazem Pauliego.

9.2 Widma cząsteczkowe

44.

W laboratorium fizycznym zmierzyłeś widmo oscylacyjno-rotacyjne chlorku wodoru (HCl). Oszacowana odległość między pikami absorpcji wynosi Δ f 5,5 10 11 Hz Δ f 5,5 10 11 Hz \prefop{\Delta}f\approx\SI{5,5e11}{\hertz} . Częstość centralna pasma wynosi natomiast f 0 = 9 10 13 Hz f 0 = 9 10 13 Hz f_0=\SI{9e13}{\hertz} .

  1. Jaki jest moment bezwładności cząsteczki ( l l l )?
  2. Jaka jest jej energia oscylacji?
45.

Wyznacz odległość równowagową między atomami H a Cl z poprzedniego zadania. Porównaj wynik z wartością rzeczywistą.

46.

Odległość między atomami tlenu w cząsteczce O2 wynosi około 0,121 nm 0,121 nm \SI{0,121}{\nano\metre} . Wyznacz charakterystyczną energię rotacji w eV eV \si{\electronvolt} .

47.

Energia charakterystyczna rotacji cząsteczki N2 wynosi 2,48 10 -4 eV 2,48 10 -4 eV \SI{2,48e-4}{\electronvolt} . Wyznacz odległość między atomami azotu.

48.

Energia charakterystyczna rotacji w cząsteczce KCl wynosi 1,4 10 -5 eV 1,4 10 -5 eV \SI{1,4e-5}{\electronvolt} .

  1. Wyznacz masę zredukowaną μ μ \mu cząsteczki KCl.
  2. Znajdź odległość między atomami K i Cl.
49.

Cząsteczka dwuatomowa F2 znajduje się w stanie rotacyjnym l = 1 l = 1 l=1 .

  1. Jaka jest energia rotacyjna cząsteczki?
  2. Jaka jest energia promieniowania emitowanego przy przejściu ze stanu l = 2 l = 2 l=2 do stanu l = 1 l = 1 l=1 ?
50.

W laboratorium fizycznym zmierzyłeś widmo oscylacyjno-rotacyjne bromku potasu (KBr). Oszacowana odległość między pikami absorpcji wynosi Δ f 5,35 10 10 Hz Δ f 5,35 10 10 Hz \prefop{\Delta}f\approx\SI{5,35e10}{\hertz} . Częstość centralna pasma wynosi natomiast f 0 = 8,75 10 12 Hz f 0 = 8,75 10 12 Hz f_0=\SI{8,75e12}{\hertz} .

  1. Jaki jest moment bezwładności cząsteczki ( l l l )?
  2. Jaka jest jej energia oscylacji?

9.3 Wiązania w ciałach stałych

51.

Kryształ CsI ma strukturę BCC. Odległość równowagowa wynosi w przybliżeniu r 0 = 0,46 nm r 0 = 0,46 nm r_0=\SI{0,46}{\nano\metre} . Gdyby jon Cs zajmował objętość sześcianu r 0 3 r 0 3 r_0^3 , jaka byłaby odległość tego jonu do najbliższego sąsiada, jonu I+?

52.

Energia potencjalna pewnego kryształu wynosi 8,1eVpara jonów8,1eVpara jonów -\SI{8,1}{\electronvolt\per\paraj}. Wyznacz energię dysocjacji czterech moli tego kryształu.

53.

Zmierzona gęstość kryształu NaF wynosi 2,558 g cm 3 2,558 g cm 3 \SI{2,558}{\gram\per\centi\metre\cubed} . Jaka jest odległość równowagowa między jonami Na+ i Fl?

54.

Jaka wartość stałej odpychania nn n dla kryształu NaF da uzyskaną z eksperymentu energię dysocjacji równą 221 kcal mol 221 kcal mol \SI{221}{\kilo\kaloria\per\mol} ?

55.

Wyznacz energię dysocjacji 1212 \num{12} moli chlorku sodu (NaCl). Wskazówka: Stała odpychania n n n ma wartość w przybliżeniu 8 8 8 .

56.

Zmierzona gęstość kryształu KCl wynosi 1,984 g cm 3 1,984 g cm 3 \SI{1,984}{\gram\per\centi\metre\cubed} . Jaka jest odległość równowagowa między jonami K+ i Cl?

57.

Jaka wartość stałej odpychania n n n dla kryształu KCl da energię dysocjacji równą 171 kcal mol 171 kcal mol \SI{171}{\kilo\kaloria\per\mol} ?

58.

Zmierzona gęstość kryształu CsCl wynosi 3,988 g cm 3 3,988 g cm 3 \SI{3,988}{\gram\per\centi\metre\cubed} . Jaka jest odległość równowagowa między jonami Cs+ i Cl?

9.4 Model elektronów swobodnych w metalach

59.
  1. Jaka jest różnica energii między stanami nx=ny=nz=4nx=ny=nz=4 n_x=n_y=n_z=4 i kolejnym wyższym? Ile wynosi procentowa zmiana energii między nimi?
  2. Porównaj ten wynik z różnicą energii i procentową zmianą energii między stanami nx=ny=nz=400nx=ny=nz=400 n_x=n_y=n_z=400 i kolejnym wyższym.
60.

Elektron znajduje się w sześciennej kostce metalu o długości krawędzi l=0,8cml=0,8cm l=\SI{0,8}{\centi\metre}. Wyznacz gęstość stanów dla

  1. E=0,8eVE=0,8eV E=\SI{0,8}{\electronvolt};
  2. E=2,2eVE=2,2eV E=\SI{2,2}{\electronvolt};
  3. E=5eVE=5eV E=\SI{5}{\electronvolt}.
61.

Dla jakiej energii gęstość stanów wynosi 1,11024eV-11,11024eV-1 \SI[per-mode=reciprocal]{1,1e24}{\per\electronvolt}?

62.

Porównaj gęstość stanów dla 2,5eV2,5eV \SI{2,5}{\electronvolt} i 0,25eV0,25eV \SI{0,25}{\electronvolt}.

63.

Rozważ sześcienną kostkę miedzi o krawędzi 1,5mm1,5mm \SI{1,5}{\milli\metre}. Oszacuj liczbę stanów elektronowych w tej kostce, których energia znajduje się w przedziale 3,75eV3,75eV \SI{3,75}{\electronvolt} do 3,77eV3,77eV \SI{3,77}{\electronvolt}.

64.

Jeśli układ swobodnych elektronów tworzy jeden elektron z jednego atomu miedzi, to jaka jest gęstość elektronów w tym metalu?

65.

Wyznacz energię i temperaturę Fermiego dla miedzi, zakładając T=0KT=0K T=\SI{0}{\kelvin}.

9.5 Teoria pasmowa ciał stałych

66.

W krysztale jednowymiarowym wyraź stałą sieci ( a a a ) za pomocą długości fali elektronowej.

67.

Jaka jest podstawowa różnica między izolatorem a półprzewodnikiem?

68.

Jaka jest największa możliwa długość fali fotonu, który mógłby wzbudzić elektron z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa, jeśli przerwa energetyczna wynosi 0,8 eV 0,8 eV \SI{0,8}{\electronvolt} ?

69.

Elektron z pasma walencyjnego w pewnym krysztale absorbuje foton o długości fali λ = 0,3 nm λ = 0,3 nm \lambda=\SI{0,3}{\nano\metre} . Energia tego fotonu zaledwie wystarcza, aby elektron przeskoczył z pasma walencyjnego do przewodnictwa. Jaka jest wartość przerwy energetycznej?

9.6 Półprzewodniki i domieszkowanie

70.

Wykonano eksperyment, aby zademonstrować efekt Halla. Cienką prostokątną płytkę półprzewodnika o szerokości 10 cm 10 cm \SI{10}{\centi\metre} i długości 30 cm 30 cm \SI{30}{\centi\metre} przyłączono do baterii i umieszczono w polu magnetycznym 1,5 T 1,5 T \SI{1,5}{\tesla} prostopadłym do powierzchni płytki. Powstało napięcie Halla o wartości 12 V 12 V \SI{12}{\volt} . Jaka była prędkość unoszenia nośników ładunku?

71.

Przyjmij, że pole przekroju poprzecznego płytki z poprzedniego zadania (przekroju prostopadłego do prądu elektrycznego) wynosi 1 mm 2 1 mm 2 \SI{1}{\milli\metre\squared} , a zmierzony niezależnie prąd ma wartość 2 mA 2 mA \SI{2}{\milli\ampere} . Jaka jest koncentracja nośników ładunku?

72.

W miedzianym drucie o polu powierzchni przekroju poprzecznego σ = 2 mm 2 σ = 2 mm 2 \sigma=\SI{2}{\milli\metre\squared} płynie prąd elektryczny. Jeśli prędkość unoszenia wynosi 0,02 cm s 0,02 cm s \SI{0,02}{\centi\metre\per\second} , to jaki jest całkowity prąd płynący przez drut?

73.

W laboratorium zademonstrowano efekt Halla. Cienką prostokątną płytkę półprzewodnika o szerokości 5 cm 5 cm \SI{5}{\centi\metre} i polu powierzchni przekroju poprzecznego 2 mm 2 2 mm 2 \SI{2}{\milli\metre\squared} przyłączono do baterii i umieszczono w polu magnetycznym prostopadłym do powierzchni płytki. Powstało napięcie Halla o wartości 12,5 V 12,5 V \SI{12,5}{\volt} , a zmierzona prędkość unoszenia nośników wynosiła 50 m s 50 m s \SI{50}{\metre\per\second} . Jaka była wartość indukcji pola magnetycznego?

9.7 Przyrządy półprzewodnikowe

74.

Pokaż, że dla ujemnego napięcia U U U (czyli w kierunku zaporowym) I wyp I 0 . I wyp I 0 . I_{\text{wypadkowy}} \approx -I_0\text{.}

75.

W pewnej diodzie p–n prąd nasycenia w kierunku zaporowym wynosi 1,44 10 -8 A 1,44 10 -8 A \SI{1,44e-8}{\ampere} . Dioda ta została spolaryzowana w kierunku przewodzenia, co spowodowało przepływ prądu 0,678 A 0,678 A \SI{0,678}{\ampere} . Jakie było napięcie polaryzacji, jeśli temperatura diody wynosiła 300 K 300 K \SI{300}{\kelvin} ?

76.

Prąd kolektora pewnego tranzystora wynosi 3,4 A 3,4 A \SI{3,4}{\ampere} , przy prądzie bazy 4,2 mA 4,2 mA \SI{4,2}{\milli\ampere} . Jaki jest zysk prądowy tego tranzystora?

77.

Po przyłączeniu bieguna dodatniego baterii do strony p, a ujemnego do strony n pewnego złącza p–n zmierzono prąd 0,876 A 0,876 A \SI{0,876}{\ampere} . Po odwróceniu polaryzacji uzyskano prąd nasycenia 4,4110-8A4,4110-8A \SI{4,41e-8}{\ampere}. Jaka była temperatura złącza, jeśli napięcie wynosiło 1,2 V 1,2 V \SI{1,2}{\volt} ?

78.

Prąd bazy pewnego tranzystora wynosi 4,4 A 4,4 A \SI{4,4}{\ampere} , a zysk prądowy 1126 1126 \num{1126} . Jaki jest prąd kolektora?

9.8 Nadprzewodnictwo

79.

W jakiej temperaturze względem T c T c T_{\text{c}} krytyczne pole magnetyczne nadprzewodnika równe jest połowie krytycznego pola w T = 0 K T = 0 K T=\SI{0}{\kelvin} ?

80.

Ile wynosi krytyczne pole magnetyczne dla ołowiu w T = 2,8 K T = 2,8 K T=\SI{2,8}{\kelvin} ?

81.

Przewód wykonany z ołowiu został ciasno zwinięty w solenoid o średnicy 4 mm 4 mm \SI{4}{\milli\metre} i schłodzony do temperatury 5 K 5 K \SI{5}{\kelvin} . Przewód połączono szeregowo z opornikiem 50 Ω 50 Ω \SI{50}{\ohm} i z regulowanym źródłem siły elektromotorycznej. Jeśli będziemy zwiększali siłę elektromotoryczną, to przy jakiej wartości nastąpi zniszczenie stanu nadprzewodzącego?

82.

Temperatura ciasno nawiniętego solenoidu o długości 50 cm 50 cm \SI{50}{\centi\metre} wynosi 4 K 4 K \SI{4}{\kelvin} . Solenoid został wykonany z przewodu Nb o promieniu 1,5 mm 1,5 mm \SI{1,5}{\milli\metre} . Jaki maksymalny prąd może popłynąć przez przewód, aby pozostał on jeszcze nadprzewodzący?

Cytowanie i udostępnianie

Ten podręcznik nie może być wykorzystywany do trenowania sztucznej inteligencji ani do przetwarzania przez systemy sztucznej inteligencji bez zgody OpenStax lub OpenStax Poland.

Chcesz zacytować, udostępnić albo zmodyfikować treść tej książki? Została ona wydana na licencji Uznanie autorstwa (CC BY) , która wymaga od Ciebie uznania autorstwa OpenStax.

Cytowanie i udostępnienia
  • Jeśli rozpowszechniasz tę książkę w formie drukowanej, umieść na każdej jej kartce informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-3/pages/1-wstep
  • Jeśli rozpowszechniasz całą książkę lub jej fragment w formacie cyfrowym, na każdym widoku strony umieść informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-3/pages/1-wstep
Cytowanie

© 21 wrz 2022 OpenStax. Treść książki została wytworzona przez OpenStax na licencji Uznanie autorstwa (CC BY) . Nazwa OpenStax, logo OpenStax, okładki OpenStax, nazwa OpenStax CNX oraz OpenStax CNX logo nie podlegają licencji Creative Commons i wykorzystanie ich jest dozwolone wyłącznie na mocy uprzedniego pisemnego upoważnienia przez Rice University.