ДОДАТОК А. Графічне пояснення перетворення енергія напрямленого руху в енергію хаотичного руху

Графічне пояснення перетворення енергія напрямленого руху в енергію хаотичного руху

Доки вільний електрон не має достатньої енергії для іонізації, він пружно взаємодіє з газовими частинками, майже без втрат енергії. Тобто за законом збереження імпульсу – сума імпульсів до взаємодії дорівнює сумі імпульсів після взаємодії.

m_ev_e^' +m_mv_m^' = m_ev_e^" +m_mv_m^"

де m_ev_e^', m_ev_e^" імпульси електрона та m_mv_m^', m_mv_m^"– молекули до й після взаємодії.

Рухливість електрону на два порядка більше за рухливість молекули, тому імпульс молекули в порівнянні з імпульсом електрону наближається до нуля, тобто

m_ev_e^'» m_ev_e^"

v_e^'» v_e^"

(m_ev_e^'2)/2» (m_ev_e^"2)/2

Таким чином енергія електрона при пружному ударі майже не змінюється. Але швидкість векторна величина. Розкладемо її на дві складові (див. рис.): швидкість напрямленого руху V_н та швидкість теплового (хаотичного) руху V_т.

Рис. Пружна взаємодія електрона та молекули

Припустимо, що електрон прискорюється в напряму дії електричного поля. Його швидкість по модулю V _е ^' до зіткнення дорівнює швидкості V _е ^" після зіткнення, але проекція на вісь напрямленого руху V_н зменшується (V_н^' > V_н^"), тоді як проекція швидкість теплового руху збільшується від нуль до V_т^". Відповідно енергія напрямленого руху зменшується, а теплового (хаотичного) збільшується.

И таким чином при кожному пружному ударі електрона по молекулі відбувається перетікання частини енергії напрямленого руху в тепловий, поки електрон не досягне енергії достатньої для іонізації, тобто непружної взаємодії.