by 
Καλημέρα σε όλους. Θα ΄θελα να κάνω μια ερώτηση πάνω στον ηλεκτρισμό. Η φυσική γ΄γυμνασίου μας λέει ότι ένα σώμα εκφορτίζεται προς το περιβάλλον μεσώ του υγρού αέρα. Ποιος είναι αυτός ο μηχανισμός εκφόρτισης; Ευχαριστώ
Επειδή το να μοιράζεσαι πράγματα, είναι καλό για όλους…
Καλημέρα σε όλους. Θα ΄θελα να κάνω μια ερώτηση πάνω στον ηλεκτρισμό. Η φυσική γ΄γυμνασίου μας λέει ότι ένα σώμα εκφορτίζεται προς το περιβάλλον μεσώ του υγρού αέρα. Ποιος είναι αυτός ο μηχανισμός εκφόρτισης; Ευχαριστώ
Καλημέρα Γιάννη.
Έστω ότι έχουμε μια σφαίρα αρνητικά φορτισμένη μέσα στον αέρα.
Αν ο αέρας έχει υγρασία, περιέχει μόρια υδρατμών, όπου το μόριο του νερού είναι έντονα πολωμένο. Όταν έρθουν τέτοια μόρια νερού σε επαφή με τη σφαίρα, παίρνουν από αυτήν ελεύθερα ηλεκτρόνια, με αποτέλεσμα η σφαίρα να εκφορτίζεται…
Καλησπέρα Διονύση και ευχαριστώ. Το μόριο του νερού έχει μεγάλη πολικότητα λόγω της μοριακής του δομής που εξηγεί και τις σημαντικές ιδιότητές του. Πρέπει Διονύση να κάνω σύντομα και μια χημεία γ΄λυκείου να θυμηθώ μερικά σημαντικά πράγματα…..Λέμε τώρα.
Δεν θα είχα καμιά αντίρρηση.
Η Χημεία και η Φυσική έχουν πάρα πολλές κοινές αλλά και αλληλοσυμπληρούμενες περιοχές…
Καλημέρα!
Η απάντηση του Διονύση μού προκάλεσε την εξής απορία:
Όσο η περίσσεια των ηλεκτρονίων βρίσκεται στην αρνητικά ηλεκτρισμένη σφαίρα, η σφαίρα είναι πολωμένη. Τα ηλεκτρόνια λοιπόν συγκρατούνται από τη σφαίρα. (Όπως ένα μη ηλεκτρισμένο χαρτάκι κι ένα ηλεκτρισμένο στιλό μένουν κολλημένα.)
Γιατί τα πολωμένα μόρια του νερού παίρνουν τα ηλεκτρόνια από τη σφαίρα;
Μήπως έχουμε φαινόμενο κβαντομηχανικής σήραγγας; !!!
Καλημέρα Ανδρέα.
Έχω στο μυαλό μου την εικόνα του σχήματος, όπου ένα δίπολο μόριο (το μόριο του νερού) πλησιάζει μια αρνητικά φορτισμένη σφαίρα.
Το δυναμικό της σφαίρας (το δυναμικό στο οποίο βρίσκεται το ηλεκτρόνιο) είναι αρνητικό, ενώ το δυναμικό στην περιοχή του υδρογόνου είναι θετικό ή τουλάχιστον λιγότερο αρνητικό από το δυναμικό της σφαίρας.
Άρα βλέπω το ηλεκτρόνιο να μετακινείται από χαμηλότερο δυναμικό (μεγαλύτερη δυναμική ενέργεια) σε ψηλότερο δυναμικό (μικρότερη δυναμική ενέργεια).
Δεν βλέπω κάποιο φράγμα δυναμικού, το οποίο θα πρέπει να «σπάσει».
Χάνω κάτι;
Διονύση καλησπέρα.
Παρόμοια το βλέπω κι εγώ. Ωστόσο τα ηλεκτρόνια για να περάσουν σε περιοχή χαμηλότερης δυναμικής ενέργειας είναι ενδεχόμενο να πρέπει να διαπεράσουν κάποιο φράγμα δυναμικού το οποίο διαχωρίζει τις δύο περιοχές.
Καλησπέρα Ανδρέα.
Θα είχαμε ένα φράγμα δυναμικού που να διαχωρίζει τις δύο περιοχές, αν είχαμε παρεμβολή για παράδειγμα ενός μονωτή (ένα φύλο χαρτιού…).
Εδώ βλέπω μια συνεχή μεταβολή του δυναμικού, χωρίς φράγμα.
Πώς γίνεται να έχουμε δύο τοπικά ελάχιστα χωρίς ενδιάμεσά τους ένα τοπικό μέγιστο; Για να πάμε από το ένα πηγάδι στο άλλο θα πρέπει να ανέβουμε και να ξανακατέβουμε.
Δεν βλέπω τοπικά ελάχιστα Ανδρέα.
Το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στη σφαίρα με αρνητικό δυναμικό -β, ενώ πλησιάζει ένα πολωμένο μόριο με το θετικά άκρο του (το υδρογόνο) όπου έχει κάποιο θετικά δυναμικό +α, όπως στο σχήμα.
(η κόκκινη γραμμή το δυναμικό που οφείλεται στην σφαίρα).
Βλέπω δηλαδή το ελεύθερο ηλεκτρόνιο να μεταφέρεται από δυναμικό -β σε δυναμικό +α, χωρίς να μεταπηδά από ένα φρεάτιο σε άλλο.
Άλλο αν μετά την μεταφορά του, μεταβάλλεται το δυναμικό του πεδίου του αρνητικά φορτισμένου μορίου… το οποίο προφανώς καθίσταται αρνητικό.
Στο θετικό άκρο του μορίου το δυναμικό είναι θετικό. Σ’ αυτό συμφωνούμε. Ωστόσο, λόγω της παρουσίας των ηλεκτρονίων, η σφαίρα έχει πολωθεί και στην περιοχή κοντά στα ηλεκτρόνια υπάρχει θετικό φορτίο. Σ’ αυτή την περιοχή λοιπόν βλέπω επίσης θετικό δυναμικό.
Πιο αναλυτικά: Πριν η σφαίρα φορτιστεί, καθώς τα ηλεκτρόνια πλησιάζουν της σφαίρα, η σφαίρα πολώνεται με τον θετικό πόλο της προς τη πλευρά των ηλεκτρονίων. Και όσο τα ηλεκτρόνια παραμένουν στη σφαίρα, η σφαίρα παραμένει πολωμένη, με το θετικό πόλο της στην περιοχή των ηλεκτρονίων. Άρα στη σφαίρα τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε θετικό δυναμικό.
Ανδρέα για ποια πόλωση μιλάς; Θεωρείς μονωτή τη σφαίρα;
Εγώ αναφέρομαι σε μια μεταλλική σφαίρα που έχει φορτισθεί αρνητικά έχοντας πλεόνασμα ελευθέρων ηλεκτρονίων, τα οποία μεταφέρονται στα μόρια των υδρατμών και απομακρύνονται από αυτήν.
Αν μιλάμε για μονωτική σφαίρα, τι είναι ο κάβουρας και τι το ζουμί του ή ποια ελεύθερα ηλεκτρόνια θα φύγουν;
Και με την ευκαιρία δύο επισημάνσεις:
1)Στο διάγραμμα που έδωσα παραπάνω |β|>>α, πράγμα που δεν φαίνεται στο σχήμα (έχει χρησιμοποιηθεί άλλη κλίμακα για τα δύο πεδία)
2) Σε ένα σημείο, ας πούμε στο άτομο του υδρογόνου που πλησιάζει, το συνολικό δυναμικό είναι το άθροισμα α+x, όπου x το δυναμικό εξαιτίας της σφαίρας. Έτσι τη στιγμή της επαφής, το δυναμικό στο σημείο αυτό θα είναι ίσο με -β+α>-β. Δηλαδή το ηλεκτρόνιο μεταβαίνει από χαμηλό δυναμικό σε ψηλότερο, ισοδύναμα από σημείο μεγάλης δυναμικής ενέργειας σε σημείο με μικρότερη. Όπως μια πέτρα που πέφτει στο πηγάδι…
Νομίζω ότι και μια αγώγιμη σφαίρα πολώνεται με το μηχανισμό που περιέγραψα. Αν αυτός ο μηχανισμός είναι σωστός, η περίσσεια των ηλεκτρονίων βρίσκεται σε θετικό δυναμικό. Ωστόσο άσε με να το ξαναδώ. Αν βρω κάποιο λάθος θα σου γράψω.
Καλησπέρα κι από εμένα. Για να συνεχίσω την ερώτηση Διονύση: Και τα μόρια του νερού μετατρέπονται σε ανιόντα; Που καταλήγουν τελικά αυτά τα ηλεκτρόνια;
Διονύση καλημέρα.
Για την κατάσταση στην οποία βρίσκεται η περίσσεια των ηλεκτρονίων, πριν τα μόρια του νερού πλησιάσουν τη σφαίρα, δύο ερωτήσεις που θα μπορούσαν να τεθούν είναι η εξής:
Αν στη φορτισμένη σφαίρα τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε αρνητικό, ηλεκτρικό δυναμικό (και γι’ αυτό έχουν θετική, ηλεκτρική, δυναμική ενέργεια), γιατί παραμένουν στη σφαίρα; Δεν θα ‘πρεπε να κινηθούν προς σημεία χαμηλότερης δυναμικής ενέργειας, δηλαδή να απομακρυνθούν από τη σφαίρα;
Αν στη φορτισμένη σφαίρα τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε αρνητικό, ηλεκτρικό δυναμικό, πώς δημιουργείται αυτό το δυναμικό;