电子轨道半径 能级公式 推导

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波尔 能级公式推导~

假设一个原子核为Z个正电(电荷=Ze),外围一个电荷为e,质量为m的电子以v的切线速度绕原子核运行,半径为r
1.从古典力学可知
该电子的离心力要等於电子和原子核之间的库仑力
mv^2/r=Ze*e/r^2
整理可得rmv^2=Ze^2
2.该电子的能量等於动能减去库仑力所提供的电位能
E=(1/2)mv^2-Ze^2/r
3.将1的式子代入2,代换掉mv^2,
可以得到E=-Ze^2/2r
4.接著把quantum的概念导入,要想办法代换掉r
mvr=n(h/2pi)
5.把1的式子平方后除以4的式子
mr=(n^2)(h^2)/(4pi^2)(Ze^2)
r=(n^2)(h^2)/(4pi^2)(Ze^2)*m
6.将5式带回3式
E=[-2(pi^2)*m*(Z^2)(e^4)]/[(n^2)(h^2)]
这就是Bohr的类氢原子能阶方程式
当Z=1,n=1时E=13.6ev

把原子核和电子看做一个系统,原子能级升高,即这个系统的能量升高,而这能量升高主要来自势能的升高,所以电子距离原子核的半径会增大(轨道半径升高)。就像一个物体离地面位置越高,重力势能越高。

你的理解是有道理的,但是要注意各种物理概念的区别。

在热学部分,讨论的是热运动,所谓的分子运动就是热运动,分子的动能也就是与热运动有关的问题。

在力学部分,讨论的是机械运动,宏观运动对应于机械能中的动能。

在理解时,要注意以两点:

  1. 不同运动,对应于不同能量。

  2. 假设把宏观和微观结合起来,如果物体加速运动,导致一部分气体分子相对地面的速度减小,又如何判断平均动能的变化呢?



所以你的问题是什么??这个跟电子轨道半径有什么关系??

这个只是定义的问题,好好看看教材的定义是什么。具体分析往下看~

以气体分子为例:
单个分子的速度可以表示为 u+v,u为分子集体运动速度,v为热运动速度
热速度是 在以分子集体运动速度u运动的点(质量中心)上看向四周,分子热运动所有速度矢量和是0。这个可以用maxwell速度分布函数积分算出来

单个分子的动能 1/2m(u+v)^2 ,而v是个温度T的分布函数(单个分子的运动热速度是个概率的函数,静止气体为例,速度为零的分子的数量当然是最高,速度为10和-10的数量相同,速度越大的气体分子数量越少,这个就是速度分布),要求平均动能需要在速度范围【-∞ +∞】求积分。分解1/2m(u+v)^2=1/2mu^2+1/2mv^2+1/2m2uv ,积分后,平均速度<v>=0(各个方向速度分布都相同),<v^2>=sqrt(3KT/m)(热速度),<1>=1(集体速度) 。

因此,单个分子的平均动能1/2m(u+v)^2=1/2mu^2+1/2m×3KT/m+0
乘以气体的分子数量N ,为整体的平均动能
N*1/2m(u+v)^2=1/2Mu^2+3/2NKT =1/2Mu^2+3/2PV
第一项就是我们一般定义的动能,第二项是热运动平均动能,跟物体运动速度u无关,只跟温度有关(数量不变的情况下)
如果在质量中心上看气体热运动,那就跟集体速度u无关,只是第二项而已。也就是说,就算有一个集体速度,也可以用静止气体的热运动来讨论,最后加上质量中心的动能就可以了

物体加速运动,第一项质量中心动能增加,第二项热运动动能不变,那就应该增加
如果定义第二项为分子动能,那就是不变

知道怎么回事就行了,实际用的时候都是自己定义坐标,变量,假设等,你完全可以根据需要重新定义现有的定义~~

注意教材里面说的 分子热运动平均动能 里面提到的分子运动平均速度指的是 分子与分子之间的相对运动速度,不是分子相对于地球的运动速度。前者的速度不会随着后者变大而变大,事实上两者之间没有任何联系,也就是说,不管你怎么加速物体,物体中分子的运动速度虽然变大, 但是分子与分子之间的相对运动速度并没有变化。