Рассчитайте вероятность того, что частица в квантовом газе с температурой 300 К находится в состоянии с энергией 0.1 эВ, если химический потенциал равен 0.2 эВ.
спросил 20 Июнь от мирианда в категории школьный раздел

решение вопроса

0
Дано (в СИ):
- Температура, T = 300 К
- Энергия состояния, E = 0.1 эВ = 0.1 * 1.602176634 * 10^(-19) Дж
- Химический потенциал, μ = 0.2 эВ = 0.2 * 1.602176634 * 10^(-19) Дж
- Постоянная Больцмана, k_B = 1.380649 * 10^(-23) Дж/К

Найти:
- Вероятность нахождения частицы в состоянии с энергией 0.1 эВ

Решение с подробными расчетами:

Для ферми-дираковского распределения вероятность того, что частица с энергией E будет занята, определяется формулой:

f(E) = 1 / (exp((E - μ) / (k_B * T)) + 1)

Подставим известные значения:

E = 0.1 * 1.602176634 * 10^(-19) Дж = 1.602176634 * 10^(-20) Дж

μ = 0.2 * 1.602176634 * 10^(-19) Дж = 3.204353268 * 10^(-20) Дж

k_B = 1.380649 * 10^(-23) Дж/К

T = 300 К

Теперь подставим эти значения в формулу для f(E):

f(E) = 1 / (exp((1.602176634 * 10^(-20) - 3.204353268 * 10^(-20)) / (1.380649 * 10^(-23) * 300)) + 1)

Сначала вычислим числитель экспоненты:

1.602176634 * 10^(-20) - 3.204353268 * 10^(-20) = -1.602176634 * 10^(-20) Дж

Теперь знаменатель экспоненты:

1.380649 * 10^(-23) * 300 = 4.141947 * 10^(-21) Дж

Теперь делим числитель на знаменатель:

-1.602176634 * 10^(-20) / 4.141947 * 10^(-21) ≈ -3.868

Теперь вычислим экспоненту:

exp(-3.868) ≈ 0.021

Теперь находим вероятность f(E):

f(E) = 1 / (0.021 + 1) ≈ 1 / 1.021 ≈ 0.979

Ответ:
Вероятность нахождения частицы в состоянии с энергией 0.1 эВ составляет примерно 0.979.
ответил 20 Июнь от sweto

Связанных вопросов не найдено

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.