شیمی و سوالات آن

**lordsoroosh** · 02-10-2010, 16:13

کی میدونه چرا و به چه طریقی این عدد یعنی 1.76*100000000 کلون بر گرم به وجود آمده؟

**officer** · 02-10-2010, 17:01

سلام ...

این عددی که شما گذاشتین ، نسبت بار به جرم الکترون هست ، نه عدد آووگادرو .

عدد آووگادرو :

نوشته شده توسط saeed666 [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

جواب:

آووگادرو ، با استفاده از قانون فاراده که مقدار الکتريسيته لازم براي آزاد کردن يک يون گرم +h را 96487 کولن بدست آورده بود و با استفاده از بار الکترون ، اين عدد را بدست آورد. زيرا 96487 کولن الکتريسيته براي آزاد کردن يک مول الکترون مصرف مي شود. پس :

N = 96487 / (1.6021*10^-19) = 6.0225*10^23

اون عددی هم که شما گذاشتین خب از تقسیم بار الکترون به جرمش بدست میاد .

**a.g g.a** · 11-10-2010, 16:41

سلام
می خواستم بدونم جوزف تامسون چه طور نسبت بار به جرم الکترون رو اندازه گرفت؟
و میلیکان چه طور مقدار بار الکترون رو به دست آورد؟
لطفا آزمایش هاشونو بگین و اگه سایتی رو میشناسین که مفصل در بارشون توضیح داده بهم معرفی کنین.
با تشکر

لطفا جواب بدین

**Alireza SM** · 13-10-2010, 17:45

رابرت میلیکان در سال ١٩٠٩ آزمایش معروف خود را برای اندازه‌گیری بار الکتریکی الکترون، با همکاری هاروی فلچر به انجام رسانید. آنها این عمل را با موازنه دقیق نیروهای گرانشی و الکتریکی وارده بر ذرات ریز روغن که در بین الکترودهای فلزی شناور بودند، به انجام رساندند. با تکرار این آزمایش بر روی تعداد زیادی از قطرات روغن، آنها به این نتیجه رسیدند که مقدار بدست آمده برای بار الکتریکی روی ذرات روغن، مضربی از یک عدد ثابت است. آنها این مقدار ثابت را برابر بار یک الکترون در نظر گرفتند که معادل 1.602 × 10−19کولن می‌باشد.

این مقدار که بار پایه خوانده می‌شود، اکنون یکی از ثابت‌های مهم فیزیکی است و دانستن دقیق آن از اهمیت زیادی برای علوم برخوردار است.

میلیکان کار خود را بر روی فیزیک ذره‌ای هنگامی آغاز کرد که به استادی در دانشگاه شیکاگوی امریکا اشتغال داشت. او همکاری موثری با فلچر داشت و آن دو در سال ١٩٠٩ آزمایش معروف خود را به انجام رساندند. از آن زمان تاکنون این آزمایش توسط چندین نسل از دانشجویان فیزیک با درجات متفاوتی از دقت انجام شده است. تا سال ١٩١٣ که میلیکان نتایج اولیه آزمایش را منتشر ساخت، بطور پیوسته به تصحیح روش آزمایش مشغول بود.

میلیکان در آزمایش خود، نیروی وارد بر قطرات ریز باردار روغن را که بین دو الکترود فلزی معلق بودند، اندازه گرفت. با دانستن شدت میدان الکتریکی، بار هر قطره قابل اندازه‌گیری بود. با تکرار آزمایش بر روی تعداد زیادی قطرات روغن، میلیکان نشان داد که اعداد بدست آمده مضارب صحیحی از یک مقدار مشترک هستند که می‌تواند بار یک الکترون در نظر گرفته شود. مقدار اولیه‌ای که او بدست آورد، معادل 1.592 × 10−19 کولن بود.

در عصر میلیکان این موضوع ثابت شده بود که چیزهایی به نام ذرات زیراتمی وجود دارند، لیکن تصوری از این ذرات وجود نداشت. تامسون با آزمایش‌هایی که بر روی اشعه کاتودی در ١٨٩٧ انجام داده بود، نشان داد که ذراتی با بار منفی وجود دارند که بیش از ١٠٠٠ برابر سبک تر از اتم هیدروژن می‌باشند. جورج فیتزجرالد و والتر کافمن نیز به نتایج مشابهی رسیده بودند. لیکن بیشتر دانشی که در مورد الکتریسیته و مغناطیس موجود بود، برپایه این موضوع توضیح داده می‌شد که بار الکتریکی یک متغیر پیوسته است که می‌توان مانند نور، آنرا به شکل یک موج پیوسته (بجای رشته‌ای از فوتون‌ها) در نظر گرفت.
زیبایی آزمایش قطره روغن در این بود که امکان تعیین دقیق بار الکتریکی بنیادی را می‌داد. همچنین معلوم می‌کرد که بار الکتریکی ماهیت ذره‌ای و غیرپیوسته دارد. آزمایش او باعث شد مخترع مشهوری چون توماس ادیسون تصور خود در مورد ماهیت الکتریسیته را اصلاح کند.
یکی از انتقاداتی که به آزمایش میلیکان می‌شود، این است که میلیکان تعمدا بسیاری از داده‌ها را حذف کرده است تا فقط آنهایی که مضرب صحیح بار مبنا هستند را برگزیند. لیکن بیشتر دانشمندان ایرادی در این مطلب نمی‌بینند و آنرا به بروز خطاهای آماری در آزمایشات منتسب می‌کنند. میلیکان برای آزمایشات خود خطای ٢ درصد را گزارش کرده است. اگر مقدار خطا بیشتر از این بود، نتایج او مورد قبول جامعه علمی قرار نمی‌گرفت.

---------- Post added at 07:43 PM ---------- Previous post was at 07:41 PM ----------

اين هم آزمايش حوزف تامسون كه خيلي آزمايش دقيقتري هست .

آزمايش تامسون ( محاسبه نسبت بار به جرم الكترون )

در آزمايش تامسون از اثر ميدان الكتريكي و ميدان مغناطيسي استفاده شده است. دستگاهي كه در اين آزمايش مورد استفاده قرار گرفته است از قسمتهاي زير تشكيل شده است:
الف ) اطاق يونش كه در حقيقت چشمه تهيه الكترون با سرعت معين مي باشد بين كاتد و آند قرار گرفته است. در اين قسمت در اثر تخليه الكتريكي درون گاز ذرات كاتدي ( الكترون ) بوجود آمده بطرف قطب مثبت حركت مي كنند و با سرعت معيني از منفذي كه روي آند تعبيه شده گذشته وارد قسمت دوم مي شود. اگر بار الكتريكي q تحت تاثير يك ميدان الكتريكي بشدت E قرار گيرد، نيروييكه از طرف ميدان بر اين بار الكتريكي وارد مي شود برابر است با:
F= q.E
در آزمايش تامسون چون ذرات الكترون مي باشند q = -e بنابراين:

F= -eE

از طرف ديگر چون شدت ميدان E در جهت پتانسيلهاي نزولي يعني از قطب مثبت بطرف قطب منفي است بنابراين جهت نيرويF در خلاف جهت يعني از قطب منفي بطرف قطب مثبت مي باشد. اگرx فاصله بين آند و كاتد باشد كار نيروي F در اين فاصله برابر است با تغييرات انرژي جنبشي ذرات . از آنجاييكه كار انجام شده در اين فاصله برابراست با مقدار بار ذره در اختلاف پتانسيل موجود بين كاتد وآند بنابراين خواهيم داشت
ev0 =½m0v2
كه در آن v0 اختلاف پتانسيل بين كاتد و آند e بار الكترون v سرعت الكترون و m0 جرم آن مي باشد. بديهي است اگر v0 زياد نباشد يعني تا حدود هزار ولت رابطه فوق صدق مي كند يعني سرعت الكترون مقداري خواهد بود كه مي توان از تغييرات جرم آن صرفنظ نمود . بنابراين سرعت الكترون در لحظه عبور از آند بسمت قسمت دوم دستگاه برابر است با:

v = √(2e v0/ m0)

ب) قسمت دوم دستگاه كه پرتو الكتروني با سرعت v وارد آن مي شود شامل قسمتهاي زير است :

1- يك خازن مسطح كه از دو جوشن A وB تشكيل شده است اختلاف پتانسيل بين دو جوشن حدود دويست تا سيصد ولت مي باشد اگر پتانسيل بين دو جوشن را به v1 و فاصله دو جوشن را به d نمايش دهيم شدت ميدان الكتريكي درون اين خازن E = v1/d خواهد بود كه در جهت پتانسيلهاي نزولي است.

2- يك آهنربا كه در دو طرف حباب شيشه اي قرار گرفته و در داخل دو جوشن خازن: يك ميدان مغناطيسي با شدت B ايجاد مي نمايد . آهنربا را طوري قرار دهيد كه ميدان مغناطيسي حاصل بر امتداد ox امتداد سرعت - و امتداد oy امتداد ميدان الكتريكي - عمود باشد.

پ) قسمت سوم دستگاه سطح دروني آن به روي سولفيد آغشته شده كه محل برخورد الكترونها را مشخص مي كند.
وقتي الكترو از آند گذشت و وارد قسمت دوم شد اگر دو ميدان الكتريكي و مغناطيسي تاثير ننمايند نيرويي بر آنها وارد نمي شود لذا مسير ذرات يعني پرتو الكتروني مستقيم و در امتداد ox امتداد سرعت ) خواهد بود و در مركز پرده حساس p يعني نقطه p0 اثر نوراني ظاهر مي سازد.
اگر بين دو جوشن خازن اختلاف پتانسيلv1 را برقرار كنيم شدت ميدان الكتريكي داراي مقدار معين E خواهد بود و نيروي وارد از طرف چنين ميداني بر الكترون برابر است با FE = e E اين نيرو در امتداد oy و در خلاف جهت ميدان يعني از بالا به پايين است.

ميدان مغناطيسي B را طوري قرار مي دهند كه برسرعتv عمود باشد . الكترون در عين حال در ميدان مغناطيسي هم قرار مي گيرد و نيرويي از طرف اين ميدان بر آن وارد مي شود كه عمود بر سرعت و بر ميدان خواهد بود . اگر اين نيرو را بصورت حاصلضرب برداري نشان دهيم برابر است با:
FM = q.(VXB) در اينجا q = e پس:

FM = q.(VXB)

و مقدار عددي اين نيرو مساوي است با F = e v B زيرا ميدان B بر سرعت v عمود است يعني زاويه بين آنها 90 درجه و سينوس آن برابر واحد است. اگر ميدان B عمود بر صفحه تصوير و جهت آن بجلوي صفحه تصوير باشد امتداد و جهت نيروي FM در جهت oy يعني در خلاف جهت FE خواهد بود. حال ميدان مغناطيسي B را طوري تنظيم مي نمايند كهFE = FM گردد و اين دو نيرو همديگر را خنثي نمايند. اين حالت وقتي دست مي دهد كه اثر پرتو الكتروني روي پرده بي تغيير بماند پس در اين صورت خواهيم داشت:

FM = FE

e.v.B = e E

v = E/ B

چون مقدار E و B معلوم است لذا از اين رابطه مقدار سرعت الكترون در لحظه ورودي به خازن بدست مي ايد . حال كه سرعت الكترون بدست آمد ميدان مغناطيسي B را حذف مي كنيم تا ميدان الكتريكي به تنهاي بر الكترون تاثير نمايد . از آنجاييكه در جهت ox نيرويي بر الكترون وارد نمي شود و فقط نيروي FE بطور دائم آنرا بطرف پايين مي كشد لذا حركت الكترون در داخل خازن مشابه حركت پرتابي يك گلوله در امتداد افقي مي باشد و چون سرعت الكترون را نسبتا كوچك در نظر مي گيريم معادلات حركت الكترون ( پرتو الكتروني ) در دو جهت ox و oy معادلات ديفرانسيل بوده و عبارت خواهد بود از

m0(d2x /dt2)/span>=0 در امتداox

m0d2y /dt2)=e. E در امتداoy

با توجه به اينكه مبدا حركت را نقطه ورود به خازن فرض مي كنيم اگر از معادلات فوق انتگرال بگيريم خواهيم داشت:

y=(1/2)(e.E)t2/m0

x=v.t

معادلات فوق نشان مي دهد كه مسير حركت يك سهمي است و مقدار انحراف پرتو الكتروني از امتداد اوليه (ox ) در نقطه خروج از خازن مقدار y در اين لحظه خواهد بود . اگرطول خازن را به L نمايش دهيم x = L زمان لازم براي سيدن به انتهاي خازن عبارت خواهد بود از t = L / v اگر اين مقدار t را در معادله y قرار دهيم مقدار انحراف در لحظه خروج از خازن به دست مي آيد:

Y = ½ e( E/m0) ( L/ v )2

e/ m0 = ( 2y/ E ) ( v/ L )2

كه در آن v سرعت الكترون كه قبلا بدست آمده است. L و E بترتيب طول خازن و شدت ميدان الكتريكي كه هر دو معلوم است پس اگر مقدار y را اندازه بگيريم بار ويژه يا e/m0 محاسبه مي شود.
پس از خروج الكترون از خازن ديگر هيچ نيرويي بر آن وارد نمي شود بنابراين از آن لحظه به بعد حركت ذره مستقيم الخط خواهد بود و مسير آن مماس بر سهمي در نقطه خروج از خازن است . اگر a فاصله پرده از خازن يعني D P0 باشد مي توانيم بنويسيم:

P0P1 = y + DP0 tgθ

tgθعبارتست از ضريب زاويه مماس بر منحني مسير در نقطه خروج از خازن و بنابراين مقدار يست معلوم پس بايد با اندازه گرفتن فاصله اثر روي پرده( P0 P1)به مقدار y رسيد و در نتيجه مي توانيم e/ m0 را محاسبه نماييم.
مقداري كه در آزمايشات اوليه بدست آمده بود 108×7/1 كولن بر گرم بود مقداريكه امروزه مورد قبول است و دقيقتر از مقدار قبلي است برابر 108×7589/1 كولن بر گرم است.
علاوه بر تامسون، ميليكان نيز از سال 1906 تا 1913 به مدت هفت سال با روشي متفاوت به اندازه گيري بار الكترون پرداخت.

---------- Post added at 07:44 PM ---------- Previous post was at 07:43 PM ----------

نوشته شده توسط a.g g.a [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

سلام
لطفا آزمایشات جوزف تامسون رو به زبون ساده توضیح بدید.

به زبان خيل ساده توضيح دادن اين دوتا پستي كه گذاشتم .

فقط اگه فيزيك دوم دبيرستان رو بدونين براش كافيه .

---------- Post added at 07:45 PM ---------- Previous post was at 07:44 PM ----------

آزمایش تامسون

تامسون در آزمایشی که در سال 1913 انجام داد، گاز نئون را به وسیله الکترونهای پر انرژی کاتدی گلوله باران کرد. اتمهای برانگیخته شده نئون با از دست دادن یک الکترون به یونهای

تبدیل شدند. با سرعت دادن به این یونهای مثبت در میدان الکتریکی و سپس منحرف کردن مسیر آنها در میدان مغناطیسی، مشاهده شد که مقدار انحراف یونهای

یکسان نیست، بلکه سه لکه رنگین نزدیک به یکدیگر بر صفحه فلوئورسان پدید می‌آورند.

قاعده کلی این است که هر چه ذره متحرک سنگین‌تر باشد، دچار انحراف کمتری می‌شود. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که این یونهای گازی از سه نوع اتم نئون پدید آمده‌اند که ساختمان الکترونی یکسان داشته ولی در جرم با یکدیگر متفاوت هستند، بدینسان مفهوم ‹‹ ایزوتوپ›› پیشنهاد شد و یک پایه مهم دیگر از تئوری اتمی دالتون فرو ریخت زیرا ثابت شد که اتمهای یک عنصر ممکن است یکسان نباشند!
رادرفورد برای تفسیر علت تفاوت جرم ایزوتوپهای نئون، وجود ذره بنیادی و خنثای ‹‹ نوترون›› را پیش بینی کرد که 12سال بعد به وسیله چادویک به طریق تجربی به اثبات رسید.