自由电子热运动速度计算 电子热运动平均速率和自由电子定向移动平均速率是什么？
www.zhiqu.org 时间： 2024-06-01
这个计算要用到量子力学和固体物理，最后公式是这样的：自由电子的平均动能Eav(T)=(3/5)Efo[1+(5*pi^2/12)*(kT/Efo)^2];其中Efo为0K时的费米能级，Efo=(h^2/8me)(3n/pi)^(2/3);其中h为普朗克常数，me为电子质量，n为单位体积内的自由电子数目。由于Efo<<kT,故Eav(T)约等于(3/5)Efo,也就是说自由电子的平均动能与温度几乎无关，这是符合试验结果的，只有用量子理论才能解释。用(1/2)*me*v^2=(3/5)Efo得到自由电子的方均根速率(Cu中）为1.2*10^6m/s。
经典物理用气体动力论来解释电子的热运动，电子的平均动能Ek=(1/2)me*v^2=(3/2)kT=(3/2)(R/Na)T,求得v^2=RT/[(1/3)me*Na]。R为气体常数，R=Na*k,Na为阿佛加德罗常数，k为玻尔兹曼常数。me为电子质量。你看到的那个公式就是用经典的气体动力论来计算电子热运动速度的。但实际上有很多物理现象，比如0K时电子仍然具有很大的动能（因为电子是费米子，服从泡利不相容原理，所以0K时不可能所有电子都占据低能态，也就是说不可能所有电子都停止运动。）这一事实不能用这个过于简化的模型来解释，而只能用量子理论解释。
能够称出单个纳米颗粒重量的方法
纳米尺度的机械共鸣器可用来以极高的分辨率测量粒子的质量，测量精度可以达到zeptogram，即10-21g级。这种让人吃惊的分辨率在如医学诊断或环境监测等很多实际应用中一直是不可能做到的，因为流体的存在会对该体系赖以工作的机械振动产生阻尼。现在，来自麻省理工学院和“创新微技术公司”圣巴巴拉实验室及Affinity生物传感器公司的一个小组用一种非常聪明的方式绕开了这一问题——将流体放在共鸣器内。他们的这种真空包装的共鸣器（要测量的粒子溶液被放在微型流体通道中）能够称出单个纳米颗粒、单个细菌和蛋白质单层的重量，分辨率达到亚毫微微克（10-15g）级。
海洋沙漠中的一片绿洲
微藻在海水中的生长是决定气候条件的一个重要因素，因为它能将碳从大气中运送到深海中。这一过程在南大洋因为缺铁而受到抑制，因此该大洋似乎是一个生物沙漠。迄今为止，铁在碳循环中的作用基本上是利用短期添加铁的实验来评估的。现在，对来自科研船泊Marion Dufresne的“KEOPS I”巡航之旅的数据所作的分析研究，显示在这个沙漠中有一个绿洲——由来自深层海水中的铁所诱导产生的一个浮游植物繁盛区域。这一自然施肥作用的效果至少要比短期实验所做估计大10倍。这说明，海洋表面铁供应的自然变化对大气二氧化碳的影响可能要比过去所想的更大。但人工干预不大可能有来自深层海水的铁和养分的缓慢自然供应那么有效。
蜂窝结构生长速度计算公式扩展到三维空间
蜂窝结构或铺嵌结构在自然界很普遍，这方面的例子包括泡沫和金属及陶瓷中的晶体颗粒。在很多情况下，蜂窝/颗粒/泡沫壁在表面张力（毛细管作用）的影响下运动，其速度与它们的平均曲率成正比。因此，蜂窝就会形成，结构就会变粗糙。50年前，匈牙利出生的数学家John von Neumann推导出关于在一个二维蜂窝结构中一个蜂窝的生长速度的精确公式。现在，人们长期所寻求的这一结果向三维（或更多维）空间中的延伸已经被找到。这个公式应能导致关于从金属的热处理到一杯啤酒的泡沫的控制在内的各种不同工业和商业过程的预测模型。
成年造血干细胞的来源
在胚胎发育过程中血液的形成（造血作用）有两个已经得到承认的阶段：一个是最初的“原始”阶段，发生在胚胎外卵黄囊中，向早期胚胎提供营养；另一个是“最后”阶段，开始于胚胎中一个被称为“大动脉-性腺-中肾”的区域。关于最后造血细胞群的来源是局部的还是外部的（即由从卵黄囊中向内迁移的前体细胞衍生而来）长期存在争论。一项新的非入侵性细胞跟踪研究与当前的正统观点产生抵触，该研究结果表明，卵黄囊的确是成年造血干细胞的来源。关于血液供应起源的知识，也许对在培养中生成血液干细胞的研究工作有意义，并且还有可能用于治疗工作。
球粒状陨石、地幔和地壳中37Cl/35Cl比例相同
在对球粒状陨石（石质陨石）以及来自地壳和地幔的样品中的氯含量重新进行评价之后，太阳系史前史的部分内容也许也需要重写。陨石、地幔和地壳材料中稳定氯同位素37Cl 和 35Cl之间比例的很大差别多年来一直被作为太阳系星云（太阳形成之后留下的尘埃气体云，它们最终形成了太阳系的行星）中存在截然不同氯库的证据。 但是新的分析显示，同位素含量的很大差别根本就不存在：过去的数据是不正确的，因为人为改变了分析结果。 事实上，含碳的球粒状陨石、地幔和地壳都有相同的37Cl/35Cl比例。所以，不存在具有截然不同同位素组成的星云库，在地球的形成过程中没有同位素分馏现象发生。(
这个公式应该是指自由电子的热运动,因为物体运动的动能与速度的平方成正比,而热力学在宏观上衡量能量的是温度,因而V^2与温度T成正比,至于其它常数可以认为是实验基础上的一种度量衡,就像有人喜欢用2П作圆周角,有人喜欢用360度作圆周角一样,所以里面有个4П也不要奇怪,它只是个常数而已。关键是V^2与温度T成正比，其它的热运动粒子也符合这个关系。
V^2与温度T成正比，其它的热运动粒子也符合这个关系
所以这个公式应该是指自由电子的热运动
v=(8rt/П)^0.5
自由电子无规则热运动的速度到底是100000m/s还是几百米每秒~
#利雍怜# 金属导体中,自由电子定向运动时的三个速率:无规则热运动的平均速率;定向移动的平均速率;电场的传播速这三个速率分别是多少 - 作业帮
(17565867391)：[答案] 我只有知道个大概,具体数值记不得了在物理书上可找到:定向移动的平均速率非常小、无规则热运动的平均速率大一点、电场的传播速是光速3*10^8m/s,要远远的大于前两者.
#利雍怜# 求一道物理题 详细解法 -
(17565867391)： 有个公式I=nqvs, 其中个字母的含义是:n单位体积的自由电荷个数 q一个自由电荷的电荷量 v自由电荷平均定向移动的速率 s截面积 则由上式及已知条件可得I=nevs/【(m/p)*NA】得v=ImNA/(npes) 电子热运动的速率与温度有关 电流传导速度,电场速度,光速
#利雍怜# 有线电中,如电话,电灯等,媒介是电子,电子运行速度是多少?
(17565867391)： 常温下,金属中自由电子热运动的平均速率约为100000m/s.由于与晶体点阵的碰撞,自由电子定向速度的增加受到了限制;电子与晶体点阵碰撞后将沿什么方向散射,具...
#利雍怜# 既然电磁波有有一定的能量,那可不可以把电磁波收集起来而利用呢??可能这个问题真有点天真... -
(17565867391)： 你的想法很好. 可以把电磁波收集起来而利用,我们知道的电流,就是把电磁波收集起来而利用的一种形式.简单说,电流与电磁波有相同的速度, 就好像电流的速度是光速,电子的速度却小于光速的道理一样.人人都知道电流的速度相当于...
#利雍怜# 原子核内电子的运行速度是怎样测的? -
(17565867391)： 饿,原子核内没有电子吧,应该是电子绕原子转,速度几乎光速
#利雍怜# 金属导体中有电流时,自由电子定向移动速率为v1,电子热运动速率为v2,电流的传导速率v3,则
(17565867391)： v3大于v2大于v1.电流传导速度为光速.电子热运动为不规则的运动上下左右前后.定向运动为电子的总趋势,在上下左右前后运动的同时有一个运动的总趋势.就像大街上的舞狮团,他们蹦蹦跳跳的往前跑,有时候还往后跑,但是运动的趋势还是向前的,同时这个趋势是很慢的
#利雍怜# 在金属导体中,自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动?? -
(17565867391)： 金属导体中,自由电子热运动速率很大,大约为十万米每秒.自由电子并不一定 定向移动,只用当导体两端加上电压时才定向移动,形成电流.定向移动的速率也很小,只用10 的-5次方米每秒左右,一个电子通过一条1m长的导线需要3个多小时.但电流几乎以光速传播,这又是因为给导体加上电压的瞬间,电路中各个位置迅速建立了恒定电场,在这个电场的作用下,电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动,整个电路也就几乎同时形成电流.
#利雍怜# 电是如何传输的? -
(17565867391)： “电”的传播过程大致是这样的:电路接通以前,金属导线中虽然各处都有自由电子,但导线内并无电场,整个导线处于静电平衡状态,自由电子只做无规则的热运动而没有定向运动,当然导线中也没有电流. 当电路一接通,电场就会把场源变...
#利雍怜# 一段金属导体,两端加上恒定电压U,此时金属中的自由电子定向移动的速率为v -
(17565867391)： 增大横截面积不能增大电压,所以对电子移动速度没有影响.截面积加大,电流会增大.增大电压,电子移动速度会增加.这和水管中的水流原理一样的
#利雍怜# 当导体中有电流通过时,下列说法中正确的事A电子定向移动速率很小 -
(17565867391)： 这时电子运动要分成两部分:乱七八糟的却很快的热运动和整齐划一却慢吞吞的定向移动.A正确 电子定向移动速率是天然决定的,反正小于每秒钟10米,很慢.相对于热运动每秒钟10^5那么大没法比.微观上给你解释一下:电子被电场加速,却又和金属导体的骨架碰撞.每经过很短的距离就碰撞一次,就给他“碰傻了”,只记得热运动,定向运动的速度就没了,重新再加速.这个过程的平均速度我们称为定向移动速度.B错 电流传导速率指的是电磁作用的传导速率,为光速c,两个说得不是一回事.C错 如我一开始所说,这是电子运动的两个不同部分 D对 如我开头所讲 这就是电子微观运动的本质.如果问电子为啥要热运动,这个……我说不清,问“上帝”吧……
经典物理用气体动力论来解释电子的热运动，电子的平均动能Ek=(1/2)me*v^2=(3/2)kT=(3/2)(R/Na)T,求得v^2=RT/[(1/3)me*Na]。R为气体常数，R=Na*k,Na为阿佛加德罗常数，k为玻尔兹曼常数。me为电子质量。你看到的那个公式就是用经典的气体动力论来计算电子热运动速度的。但实际上有很多物理现象，比如0K时电子仍然具有很大的动能（因为电子是费米子，服从泡利不相容原理，所以0K时不可能所有电子都占据低能态，也就是说不可能所有电子都停止运动。）这一事实不能用这个过于简化的模型来解释，而只能用量子理论解释。
能够称出单个纳米颗粒重量的方法
纳米尺度的机械共鸣器可用来以极高的分辨率测量粒子的质量，测量精度可以达到zeptogram，即10-21g级。这种让人吃惊的分辨率在如医学诊断或环境监测等很多实际应用中一直是不可能做到的，因为流体的存在会对该体系赖以工作的机械振动产生阻尼。现在，来自麻省理工学院和“创新微技术公司”圣巴巴拉实验室及Affinity生物传感器公司的一个小组用一种非常聪明的方式绕开了这一问题——将流体放在共鸣器内。他们的这种真空包装的共鸣器（要测量的粒子溶液被放在微型流体通道中）能够称出单个纳米颗粒、单个细菌和蛋白质单层的重量，分辨率达到亚毫微微克（10-15g）级。
海洋沙漠中的一片绿洲
微藻在海水中的生长是决定气候条件的一个重要因素，因为它能将碳从大气中运送到深海中。这一过程在南大洋因为缺铁而受到抑制，因此该大洋似乎是一个生物沙漠。迄今为止，铁在碳循环中的作用基本上是利用短期添加铁的实验来评估的。现在，对来自科研船泊Marion Dufresne的“KEOPS I”巡航之旅的数据所作的分析研究，显示在这个沙漠中有一个绿洲——由来自深层海水中的铁所诱导产生的一个浮游植物繁盛区域。这一自然施肥作用的效果至少要比短期实验所做估计大10倍。这说明，海洋表面铁供应的自然变化对大气二氧化碳的影响可能要比过去所想的更大。但人工干预不大可能有来自深层海水的铁和养分的缓慢自然供应那么有效。
蜂窝结构生长速度计算公式扩展到三维空间
蜂窝结构或铺嵌结构在自然界很普遍，这方面的例子包括泡沫和金属及陶瓷中的晶体颗粒。在很多情况下，蜂窝/颗粒/泡沫壁在表面张力（毛细管作用）的影响下运动，其速度与它们的平均曲率成正比。因此，蜂窝就会形成，结构就会变粗糙。50年前，匈牙利出生的数学家John von Neumann推导出关于在一个二维蜂窝结构中一个蜂窝的生长速度的精确公式。现在，人们长期所寻求的这一结果向三维（或更多维）空间中的延伸已经被找到。这个公式应能导致关于从金属的热处理到一杯啤酒的泡沫的控制在内的各种不同工业和商业过程的预测模型。
成年造血干细胞的来源
在胚胎发育过程中血液的形成（造血作用）有两个已经得到承认的阶段：一个是最初的“原始”阶段，发生在胚胎外卵黄囊中，向早期胚胎提供营养；另一个是“最后”阶段，开始于胚胎中一个被称为“大动脉-性腺-中肾”的区域。关于最后造血细胞群的来源是局部的还是外部的（即由从卵黄囊中向内迁移的前体细胞衍生而来）长期存在争论。一项新的非入侵性细胞跟踪研究与当前的正统观点产生抵触，该研究结果表明，卵黄囊的确是成年造血干细胞的来源。关于血液供应起源的知识，也许对在培养中生成血液干细胞的研究工作有意义，并且还有可能用于治疗工作。
球粒状陨石、地幔和地壳中37Cl/35Cl比例相同
在对球粒状陨石（石质陨石）以及来自地壳和地幔的样品中的氯含量重新进行评价之后，太阳系史前史的部分内容也许也需要重写。陨石、地幔和地壳材料中稳定氯同位素37Cl 和 35Cl之间比例的很大差别多年来一直被作为太阳系星云（太阳形成之后留下的尘埃气体云，它们最终形成了太阳系的行星）中存在截然不同氯库的证据。 但是新的分析显示，同位素含量的很大差别根本就不存在：过去的数据是不正确的，因为人为改变了分析结果。 事实上，含碳的球粒状陨石、地幔和地壳都有相同的37Cl/35Cl比例。所以，不存在具有截然不同同位素组成的星云库，在地球的形成过程中没有同位素分馏现象发生。(
这个公式应该是指自由电子的热运动,因为物体运动的动能与速度的平方成正比,而热力学在宏观上衡量能量的是温度,因而V^2与温度T成正比,至于其它常数可以认为是实验基础上的一种度量衡,就像有人喜欢用2П作圆周角,有人喜欢用360度作圆周角一样,所以里面有个4П也不要奇怪,它只是个常数而已。关键是V^2与温度T成正比，其它的热运动粒子也符合这个关系。
V^2与温度T成正比，其它的热运动粒子也符合这个关系
所以这个公式应该是指自由电子的热运动
v=(8rt/П)^0.5
自由电子无规则热运动的速度到底是100000m/s还是几百米每秒~
答案：自由电子无规则热运动的速度是100000m/s。
金属导体中，自由电子热运动速率很大，大约为10^5米每秒。
自由电子并不一定 定向移动，只用当导体两端加上电压时才定向移动，形成电流。定向移动的速率也很小，只用10 ^-5次方米每秒左右，一个电子通过一条1m长的导线需要3个多小时。
1、电子热运动的平均速率的数量级是 10^5 m/s ，它是平时所说的“分子做杂乱无章的无规则运动”的速率。
2、自由电子定向移动的平均速率的数量级是 10^(-5) m/s ，它是导体中自由电子定向移动形成电流时，自由电子定向移动的速率。
3、电流的传导速率等于真空中的光速，数量级是 10^8 m/s 。
显然，本题中是 V1＜V2＜V3 。
#利雍怜# 金属导体中,自由电子定向运动时的三个速率:无规则热运动的平均速率;定向移动的平均速率;电场的传播速这三个速率分别是多少 - 作业帮
(17565867391)：[答案] 我只有知道个大概,具体数值记不得了在物理书上可找到:定向移动的平均速率非常小、无规则热运动的平均速率大一点、电场的传播速是光速3*10^8m/s,要远远的大于前两者.
#利雍怜# 求一道物理题 详细解法 -
(17565867391)： 有个公式I=nqvs, 其中个字母的含义是:n单位体积的自由电荷个数 q一个自由电荷的电荷量 v自由电荷平均定向移动的速率 s截面积 则由上式及已知条件可得I=nevs/【(m/p)*NA】得v=ImNA/(npes) 电子热运动的速率与温度有关 电流传导速度,电场速度,光速
#利雍怜# 有线电中,如电话,电灯等,媒介是电子,电子运行速度是多少?
(17565867391)： 常温下,金属中自由电子热运动的平均速率约为100000m/s.由于与晶体点阵的碰撞,自由电子定向速度的增加受到了限制;电子与晶体点阵碰撞后将沿什么方向散射,具...
#利雍怜# 既然电磁波有有一定的能量,那可不可以把电磁波收集起来而利用呢??可能这个问题真有点天真... -
(17565867391)： 你的想法很好. 可以把电磁波收集起来而利用,我们知道的电流,就是把电磁波收集起来而利用的一种形式.简单说,电流与电磁波有相同的速度, 就好像电流的速度是光速,电子的速度却小于光速的道理一样.人人都知道电流的速度相当于...
#利雍怜# 原子核内电子的运行速度是怎样测的? -
(17565867391)： 饿,原子核内没有电子吧,应该是电子绕原子转,速度几乎光速
#利雍怜# 金属导体中有电流时,自由电子定向移动速率为v1,电子热运动速率为v2,电流的传导速率v3,则
(17565867391)： v3大于v2大于v1.电流传导速度为光速.电子热运动为不规则的运动上下左右前后.定向运动为电子的总趋势,在上下左右前后运动的同时有一个运动的总趋势.就像大街上的舞狮团,他们蹦蹦跳跳的往前跑,有时候还往后跑,但是运动的趋势还是向前的,同时这个趋势是很慢的
#利雍怜# 在金属导体中,自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动?? -
(17565867391)： 金属导体中,自由电子热运动速率很大,大约为十万米每秒.自由电子并不一定 定向移动,只用当导体两端加上电压时才定向移动,形成电流.定向移动的速率也很小,只用10 的-5次方米每秒左右,一个电子通过一条1m长的导线需要3个多小时.但电流几乎以光速传播,这又是因为给导体加上电压的瞬间,电路中各个位置迅速建立了恒定电场,在这个电场的作用下,电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动,整个电路也就几乎同时形成电流.
#利雍怜# 电是如何传输的? -
(17565867391)： “电”的传播过程大致是这样的:电路接通以前,金属导线中虽然各处都有自由电子,但导线内并无电场,整个导线处于静电平衡状态,自由电子只做无规则的热运动而没有定向运动,当然导线中也没有电流. 当电路一接通,电场就会把场源变...
#利雍怜# 一段金属导体,两端加上恒定电压U,此时金属中的自由电子定向移动的速率为v -
(17565867391)： 增大横截面积不能增大电压,所以对电子移动速度没有影响.截面积加大,电流会增大.增大电压,电子移动速度会增加.这和水管中的水流原理一样的
#利雍怜# 当导体中有电流通过时,下列说法中正确的事A电子定向移动速率很小 -
(17565867391)： 这时电子运动要分成两部分:乱七八糟的却很快的热运动和整齐划一却慢吞吞的定向移动.A正确 电子定向移动速率是天然决定的,反正小于每秒钟10米,很慢.相对于热运动每秒钟10^5那么大没法比.微观上给你解释一下:电子被电场加速,却又和金属导体的骨架碰撞.每经过很短的距离就碰撞一次,就给他“碰傻了”,只记得热运动,定向运动的速度就没了,重新再加速.这个过程的平均速度我们称为定向移动速度.B错 电流传导速率指的是电磁作用的传导速率,为光速c,两个说得不是一回事.C错 如我一开始所说,这是电子运动的两个不同部分 D对 如我开头所讲 这就是电子微观运动的本质.如果问电子为啥要热运动,这个……我说不清,问“上帝”吧……
