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SCARICARE ELETTRICA NEI GAS RAREFATTI


    Contents
  1. La scarica nei gas
  2. Tubo rettilineo per la scarica nei gas
  3. Scarica elettrica nei gas rarefatti
  4. Ionizzazione dei gas - Wikipedia

Lo studio del passaggio dell' elettricit`a in gas rarefatti inizi`o verso la met`a dell' •Le collisioni degli elettroni con le molecole del gas ne provocazione la il passaggio di corrente attraverso il gas (la scarica elettrica) attraversa una. Scarica elettrica nei gas rarefatti. L'aria ed i gas in condizioni normali di pressione atmosferica sono pessimi conduttori di corrente elettrica. Ma a bassa. Scariche elettriche nei gas. Per osservare il fenomeno della scarica elettrica in un gas, lo si racchiude in un tubo trasparente, fissando in tal modo il tipo di gas ( o. la corrente nei gas non segue la legge di Ohm, e quindi non è possibile stabilire la . L'aspetto della scarica nel gas rarefatto varia con la pressione del gas. LA SCARICA ELETTRICA NEI GAS RAREFATTI Lo studio del passaggio dell' elettricità in gas rarefatti iniziò verso la metà dell' Le osservazioni vennero.

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SCARICARE ELETTRICA NEI GAS RAREFATTI

Slideshare uses cookies to improve functionality and performance, and to provide you with relevant advertising. If you continue browsing the site, you agree to the use of cookies on this website. See our User Agreement and Privacy Policy. See our Privacy Policy and User Agreement for details. Published on Aug 26,

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Tutti i diritti riservati. Please click here if you are not redirected within a few seconds. Cos'è ElectroYou Login. Intensità di correnti elettriche nei gas - ultima parte pubblicato 8 anni fa , visualizzazioni, commenti: 0 , PDF , Mostra indice.

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Tag Cloud arco elettrico corrente ionica gas scarica. Segnala abuso. Pubblicità Per conoscere offerte e prezzi per campagne pubblicitarie su ElectroYou, contattateci tramite il nostro indirizzo email.

E da quali parametri dipende? Una scintilla o un arco elettrico in aria richiedono una tensione molto elevata. Paschen ha studiato la tensione di scarica di vari gas tra piastre metalliche parallele al variare della pressione del gas e della distanza inter-elettrodi. Per un dato gas, la tensione di scarica è una funzione solo del prodotto pd della pressione e della distanza. Invece, con una pressione costante, la tensione necessaria per provocare un arco si riduceva quando la distanza si riduceva, ma solo fino a un certo punto.

Via via che la distanza veniva ulteriormente ridotta, la tensione necessaria per provocare un arco cominciava a salire e ad un certo punto superava di nuovo il suo valore originale. Se siete interessati a conoscerla, e ad approfondire il discorso della dipendenza della tensione di scarica dai vari parametri — oppure a fare misurazioni sperimentali in tal senso — potete leggere il mio articolo Esperimenti sulla scarica a bagliore in un gas.

Per aria in condizioni standard di temperatura e pressione STP , la tensione necessaria per generare un scarica ad arco alla distanza di 1 metro è di circa 3,4 MV milioni di volt. Il cammino libero medio di una molecola in un gas è la distanza media tra le sue collisioni con altre molecole.

La scarica nei gas

Questo cammino è inversamente proporzionale alla pressione del gas. Cammino libero medio in cm degli elettroni in argon alle varie pressioni. Le perdite di energia dovute a un numero maggiore di collisioni richiedono pertanto tensioni maggiori affinché gli elettroni accumulino energia sufficiente per ionizzare molte molecole di gas, il che è necessario per produrre una scarica a valanga.

Questo spiega perché la tensione di scarica cresce sul lato destro del minimo di Paschen. Sul lato sinistro del minimo di Paschen, invece, il prodotto pd è piccolo. In questo caso, gli elettroni potrebbero guadagnare molta energia, ma hanno meno collisioni ionizzanti perché le molecole di gas ionizzabili sono in minor numero.

Nel , il fisico tedesco Max Planck , considerato a ragione uno dei padri della fisica moderna, propose un artifizio matematico attraverso il quale era possibile elaborare una formula in grado di spiegare i dati sperimentali. Planck non aveva idea del perché la legge di R. L'energia radiante che esce dal corpo riscaldato, non è quindi emessa in modo continuo, come fosse un fluido, ma per quantità discrete, come si trattasse di corpuscoli energetici che escono, uno per volta, ad intervalli regolari di tempo.

L'energia elettromagnetica esce ed entra nella materia a "pacchetti", cioè in quantità discrete, come si trattasse di corpuscoli. Era nata la meccanica quantistica, da quantum, che in latino vuol dire proprio pezzettino, granello. L'atomo quindi, in teoria, non solo avrebbe dovuto essere instabile, ma anche emettere radiazioni di tutte le lunghezze d'onda quindi formare uno spettro continuo , corrispondenti alle infinite posizioni occupate dall'elettrone nella sua traiettoria a spirale verso il nucleo.

Il modello di Rutherford era quindi in contrasto sia con le leggi della fisica note a quel tempo quelle che in seguito verranno chiamate "classiche" , sia con i dati sperimentali. Nel il fisico danese Niels Bohr si prefisse l'obiettivo di modificare il modello atomico di Rutherford per eliminarne l'aspetto contraddittorio.

Scelse l'idrogeno sia perché si trattava dell'atomo più semplice di tutti un nucleo centrale con carica positiva con un unico elettrone che gli gira intorno , sia perché lo spettro di quell'elemento si presentava anch'esso in forma molto semplice, con pochissime righe ben distanziate fra loro. Quando l'atomo passa da una configurazione con un certo contenuto energetico ad un'altra con contenuto energetico diverso, esso assorbe o emette energia sotto forma di fotoni e per tale motivo lo spettro appare con una linea scura o con una linea colorata in corrispondenza di quel determinato valore dell'energia.

Lo spettro dell'idrogeno pertanto, non è altro che la rappresentazione visiva del passaggio da atomi con un certo contenuto energetico ad altri con diverso contenuto energetico. La conseguenza dell'ipotesi avanzata da Bohr era che l'elettrone dell'atomo di idrogeno poteva muoversi solo su orbite preferenziali, dette orbite stazionarie, e che movendosi su tali orbite non emetteva energia.

Questa limitazione corrispondeva, in un certo senso, a considerare l'elettrone come qualche cosa di speciale e comunque qualche cosa di diverso da un corpo carico di elettricità che, girando su un'orbita circolare, è tenuto a rispettare le leggi dell'elettromagnetismo.

L'elettrone emetteva energia solo quando passava spontaneamente da un'orbita più esterna verso una più interna. Viceversa l'elettrone poteva passare da un'orbita più interna a minore contenuto energetico ad una più esterna solo se assorbiva dall'ambiente l'energia necessaria.

Senza entrare nei dettagli della teoria, ed evitando i calcoli che comunque esulerebbero dalla nostra trattazione, possiamo farci un'idea del modello atomico di Bohr ricorrendo ad un esempio macroscopico.

Tubo rettilineo per la scarica nei gas

Consideriamo allora un piano inclinato perfettamente liscio, con a fianco un altro simile, ma a gradini. Immaginiamo ora di far rotolare sul piano inclinato liscio una pallina. Essa, nel suo moto, potrà assumere tutte le posizioni possibili lungo il piano e quindi anche tutti i valori possibili di energia potenziale. Se invece facessimo rotolare la pallina lungo il piano a scale, questa non potrebbe fermarsi in tutte le possibili quote rispetto al livello di riferimento livello 0 , ma solo in corrispondenza dei vari scalini; anche l'energia potenziale che la pallina potrà assumere lungo la strada avrà solo determinati valori e precisamente quelli corrispondenti all'altezza dei diversi scalini.

Il modello atomico di Bohr permette di dare un'interpretazione chiara e convincente dello spettro a righe dell'idrogeno.

Possiamo infatti immaginare che quando all'idrogeno viene fornita energia, ad esempio all'interno di un tubo di scarica, gli elettroni, dal livello - 12 - fondamentale, passino ai livelli energetici più esterni; dalle orbite più elevate gli elettroni ritornano quindi immediatamente e spontaneamente a quelle più basse.

Nella caduta spontanea degli elettroni vengono emessi fotoni.

L'energia posseduta da questi fotoni corrisponde alla differenza energetica degli stati stazionari tra i quali è avvenuta la transizione. Quando gli elettroni, dalle orbite più elevate, ritornano a quella fondamentale la più bassa di tutte , si ha emissione di fotoni molto energetici, corrispondenti alle righe dell'ultravioletto serie di Lyman.

Quando gli elettroni ricadono, dalle orbite periferiche, sulla seconda orbita stazionaria, si ha emissione di fotoni la cui energia corrisponde alle righe dello spettro visibile serie di Balmer. Gli spettri che si ottengono in questi casi sono spettri di emissione.

Gli spettri di assorbimento si ottengono invece quando gli atomi di idrogeno vengono illuminati con luce di tutte le lunghezze d'onda. Tutti i fotoni in questo caso passano indisturbati, tranne alcuni. Non passano quei fotoni che, possedendo una quantità di energia esattamente uguale a quella necessaria per far saltare l'elettrone su un'orbita più esterna, vengono utilizzati per questa operazione.

Questi fotoni scompaiono quindi dalla scena e pertanto avremo uno spettro continuo di luce di tutti i colori, solcato da alcune linee scure. Il modello di Bohr non era in grado di giustificare questa struttura fine dello spettro dell'idrogeno.

Aveva finora spiegato bene il comportamento spettroscopico dell'idrogeno e, in parte, quello di alcuni metalli alcalini come il litio ed il sodio ma era del tutto inadeguato per l'interpretazione degli spettri di altri elementi. Lo spettro dell'elio, per esempio, non si accorda con le previsioni del modello di Bohr in quanto presenta delle righe non previste. D'altra parte, anche il fatto di prendere in considerazione, per il moto dell'elettrone, solo orbite circolari, veniva considerata una limitazione artificiosa.

L'orbita circolare di un corpo che si muove intorno ad un altro è infatti un caso particolare delle più generali orbite ellittiche si pensi ad esempio ai pianeti che girano intorno al Sole.

L'elettrone quindi, girando intorno al nucleo, avrebbe dovuto percorrere, oltre all'orbita circolare, un'infinità di - 13 - altre orbite ellittiche. Il numero quantico l assume valori interi da 0 fino a n Quanto minore è il valore di l, tanto più schiacciata è l'orbita dell'elettrone. Pertanto gli elettroni che percorrono l'una o l'altra orbita avranno energia diversa ma non di molto , e il passaggio da un'orbita all'altra comporterà l'apparire di una serie di righe, anche se molto vicine fra loro, e non di una sola.

In questo modo veniva spiegato il fatto che una riga dello spettro era in realtà composta da un insieme di altre righe. Frattanto, un nuovo fatto sperimentale metteva in evidenza un'ulteriore possibilità di alterazione energetica in seno alle varie orbite. Si era osservato infatti che sottoponendo alcuni elementi all'azione di un campo magnetico, si verificava lo sdoppiamento di alcune righe spettrali.

Scarica elettrica nei gas rarefatti

Per comprendere il meccanismo di questo fenomeno, dobbiamo considerare che l'elettrone, oltre ad una massa, possiede anche una carica elettrica. Ora, secondo le leggi dell'elettromagnetismo, una carica elettrica che percorre un circuito chiuso, genera un campo magnetico, come qualsiasi corrente elettrica che percorre una spira.

Si rese quindi necessario imporre, anche in questo caso, delle limitazioni alle posizioni che l'orbita percorsa dall'elettrone poteva assumere nello spazio. Si introdusse infatti un terzo numero quantico, detto numero quantico magnetico e simboleggiato con la lettera m. Quando l vale 2 i possibili valori di m sono 5, rispondenti a cinque posizioni diverse nello spazio delle cinque orbite ellittiche con la stessa energia; e quando l vale 3 i possibili valori di m sono 7.

Nel due fisici statunitensi di origine olandese, George Eugene Uhlenbeck e Samuel Abraham Goudsmit seppero dare una spiegazione teorica anche alle nuove righe spettrali. Essi immaginarono che l'elettrone, oltre che girare intorno al nucleo, potesse girare anche su sé stesso come fosse una trottola. In questo modo l'elettrone, dotato di carica, creerebbe un suo proprio campo magnetico del tutto distinto da quello che lo stesso produce girando intorno al nucleo.

Anche in questo caso fu necessario quantizzare la rotazione attraverso l'introduzione di un quarto numero quantico, s o ms , detto numero quantico magnetico di spin "to spin", in inglese, significa girare.

Il motivo di tale disagio andava ricercato nel fatto che il modello non poteva rispecchiare la realtà oggettiva perché era stato ottenuto manipolando arbitrariamente le leggi della fisica.

Com'è possibile che un problema, elaborato con procedimento sostanzialmente errato, possa poi presentare la soluzione esatta?

Ionizzazione dei gas - Wikipedia

Semplice, basta conoscere in anticipo il risultato finale e condizionare il procedimento, attraverso una serie di operazioni arbitrarie, fino a pervenire alla soluzione desiderata. Allo stesso modo si era proceduto nella costruzione del modello atomico. Alla fine ci si rese conto che le lacune e le incongruenze presenti nel modello non derivavano tanto da un formalismo incompleto, quanto piuttosto dalla insufficienza delle stesse basi teoriche su cui era stato impostato e sviluppato.

Il problema non era quindi quello di apportare qualche superficiale modifica al modello esistente, ma piuttosto di rivedere radicalmente i concetti fondamentali della fisica. Ci si convinse cioè che per descrivere il comportamento delle piccole particelle di cui sono fatti gli atomi non potevano essere usate le stesse leggi valide per descrivere il comportamento degli oggetti di grandi dimensioni. Si trattava, in altre parole, di costruire una nuova meccanica che fosse in grado di descrivere il comportamento degli oggetti di piccolissime dimensioni, come quelli presenti negli atomi, ma che poi si avvicinasse a quella classica, se applicata agli oggetti più grandi.

Si abbandona la fisica classica per introdurre la meccanica quantistica.

Il punto di partenza della nuova meccanica atomica è rappresentato da un'audace intuizione di un giovane aristocratico francese di lontane origini italiane, Louis Victor de Broglie Si trattava, in realtà, di un'ipotesi molto azzardata, anche perché non esisteva, a quel tempo, alcun dato sperimentale che facesse sospettare che i corpi materiali avessero una natura diversa da - 16 - quella che ognuno poteva osservare direttamente. Quando de Broglie espose la sua idea, molti fisici la trovarono completamente assurda ed alcuni scienziati stranieri la definirono addirittura una "comédie française".

Solo alcuni anni più tardi, dopo il , ci si convinse che un qualsiasi corpo in movimento elettrone, protone, atomo, o anche palla da tennis , oltre all'aspetto corpuscolare, doveva presentare quello ondulatorio. Quando invece un elettrone si muove intorno al nucleo di un atomo, esso si trova nelle condizioni di mostrare il suo aspetto ondulatorio. L'elettrone, infatti, quando viaggia intorno al nucleo, non deve essere considerato una particella, ma un'onda e, visto sotto questo aspetto, lo si deve immaginare distribuito in tutte le parti dell'orbita su cui, in quel momento, staziona.

Le orbite permesse all'elettrone sono quindi solo quelle la cui lunghezza è tale da poter contenere un numero intero di onde.

Il modello atomico di de Broglie , pur derivando da quello di Bohr-Sommerfeld, non conservava più nulla della struttura planetaria originaria: esso ora assomigliava piuttosto ad una serie di corde concentriche vibranti appunto le onde stazionarie di diametro via via crescente a mano a mano che ci si allontanava dal nucleo.

D'altra parte abbiamo anche visto che gli elettroni, che erano stati sempre considerati particelle materiali, presentavano, in determinate circostanze, proprietà ondulatorie. Si faceva quindi strada l'idea che tutti i fenomeni, sia quelli di natura energetica, come la luce, sia quelli di natura materiale, come gli elettroni e i protoni, potevano mostrare sia le caratteristiche tipiche delle particelle, sia quelle delle onde.

Che cosa erano, in realtà, queste strane entità? Una particella, come è facile verificare nell'esperienza quotidiana, è un oggetto solido, tangibile, ben localizzato in un punto e che scambia energia bruscamente, per pacchetti.