Ионизация газа

[Legik]

Помогите определить напряженность поля для ионизации атома азота (или молекулы азота).
Иметься диэлектрический замкнутый сосуд с газом и введенный внутрь сосуда электрод с положительным высоким напряжением.
Какой напряженности должно быть поле чтобы оторвать 1 электрон, 2 электрона?
В справочниках приведены энергии ионизации начиная от первого электрона: 14,53, 29,60, 47,45, 77,47 и 97,89 эВ. Как связать энергию ионизации с напряженностью? Подскажите литературу пожалуйста.

[Munin]

Представьте себе планетарную модель атома. Электрон, двигаясь по орбите вокруг атома (известного радиуса), получает за счёт поля дополнительную энергию из-за разности потенциалов в разных точках орбиты. Её может хватить, чтобы оторваться.

Это грубая оценка, качественная, по порядку величины. Но более точной здесь не может быть, потому что процесс будет вероятностный, и с точки зрения квантовой механики - без чёткой границы. Можно указать только характерный масштаб напряжённости поля, на котором он происходит.

[DimaM]

Munin в сообщении #777462 писал(а):

Представьте себе планетарную модель атома. Электрон, двигаясь по орбите вокруг атома (известного радиуса), получает за счёт поля дополнительную энергию из-за разности потенциалов в разных точках орбиты. Её может хватить, чтобы оторваться.

Получается поле порядка сотен МВ/см. Сдается мне, что практически оно не реализуемо.

[schoolboy]

DimaM в сообщении #777496 писал(а):

Получается поле порядка сотен МВ/см. Сдается мне, что практически оно не реализуемо.

Да, на расстоянии порядка размера молекулы азота ($\approx10^{-10}$ м) падение потенциала должно быть равно потенциалу ионизации ($\approx15$ В), значит, поле должно превышать $15 \cdot 10^{10}$ м/В это полтора гигавольта на сантиметр. Тем не менее, такие поля возможны, напряженность поля у острия с радиусом кривизны $r$ примерно $U/r$, если остриё с радиусом кривизны $10$ нм (такие делают для ионных микроскопов), то достаточно подать на него единицы киловольт и прямая ионизация азота у острия возможна. Правда, при нормальных условиях пробойное напряжение воздуха всего около $30$ кВ/см (там совсем другой механизм ионизации), так что люстры Чижевского ионизируют воздух на гораздо менее острых иголках, хотя польза от этих люстр сомнительна.

[DimaM]

schoolboy в сообщении #777708 писал(а):

Да, на расстоянии порядка размера молекулы азота ($\approx10^{-10}$ м) падение потенциала должно быть равно потенциалу ионизации ($\approx15$ В), значит, поле должно превышать $15 \cdot 10^{10}$ м/В это полтора гигавольта на сантиметр. Тем не менее, такие поля возможны, напряженность поля у острия с радиусом кривизны $r$ примерно $U/r$, если остриё с радиусом кривизны $10$ нм (такие делают для ионных микроскопов), то достаточно подать на него единицы киловольт и прямая ионизация азота у острия возможна.

Насколько я знаю, газы пробиваются значительно раньше, по другим механизмам.
Кстати, еще вопрос, выдержит ли острие такую напряженность.

[Legik]

DimaM в сообщении #777496 писал(а):

Munin в сообщении #777462 писал(а):

Представьте себе планетарную модель атома. Электрон, двигаясь по орбите вокруг атома (известного радиуса), получает за счёт поля дополнительную энергию из-за разности потенциалов в разных точках орбиты. Её может хватить, чтобы оторваться.

Получается поле порядка сотен МВ/см. Сдается мне, что практически оно не реализуемо.

Реализуемо. Вот статейка http://boni2.narod.ru/umelec/ostrie.html

[DimaM]

Legik в сообщении #777738 писал(а):

Реализуемо. Вот статейка http://boni2.narod.ru/umelec/ostrie.html

Это не ионизация полем.

[Munin]

DimaM в сообщении #777496 писал(а):

Получается поле порядка сотен МВ/см. Сдается мне, что практически оно не реализуемо.

А что делать тогда? Рассматривать туннелирование? Или другие механизмы ионизации? Это задача тогда получается довольно крутая.

[DimaM]

Munin в сообщении #777830 писал(а):

А что делать тогда? Рассматривать туннелирование? Или другие механизмы ионизации? Это задача тогда получается довольно крутая.

В реальности, думаю, первым делом будут уже существующие ионы разгоняться и ионизовать газ. А вот что хотят составители задачи, сказать трудно.