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NEI GAS RAREFATTI SCARICA


    Scarica elettrica nei gas rarefatti. L'aria ed i gas in condizioni normali di pressione atmosferica sono pessimi conduttori di corrente elettrica. Ma a bassa. Lo studio del passaggio dell' elettricit`a in gas rarefatti inizi`o verso la met`a dell' Nei gas la legge di Ohm V = RI non `e verificata: il legame tra tensione e. nismo della scarica nei gas rarefatti. CoW ottenere, sotto opportune dcnsit/~ di corrente~ la spa- rizione quasi totale dello spettro secondario (dovuto indub-. Scariche elettriche nei gas. Per osservare il fenomeno della scarica elettrica in un gas, lo si racchiude in un tubo trasparente, fissando in tal modo il tipo di gas ( o. I fenomeni che determinano la ionizzazione di un gas in un di un tubo di scarica viene utilizzata per esempio nei contatori.

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    NEI GAS RAREFATTI SCARICA

    Scariche nei gas rarefatti. Anche qui noi dobbiamo limitarci a dei brevissimi cenni. Vale in proposito una legge importante dovuta a Paschen : Diminuendo la pressione , e aumentando in corrispondenza la distanza degli elettrodi , in modo che il loro prodotto resti costante , la differenza di potenziale richiesta per la scarica resta pure costante ; cosicchè gli stessi volta occorrenti per produrre una scintilla tra due palline disposte a 1 mm.

    Se invece si tiene costante la distanza degli elettrodi , al diminuire della pressione diminuisce in principio la differenza di potenziale occorrente per la scarica , raggiunge un valore minimo per una pressione detta pressione critica , e poi torna ad aumentare. Risulta poi dalla legge di Paschen una conseguenza importante.

    Scarica anche:WORKDAY SCARICA

    E da quali parametri dipende? Una scintilla o un arco elettrico in aria richiedono una tensione molto elevata. Paschen ha studiato la tensione di scarica di vari gas tra piastre metalliche parallele al variare della pressione del gas e della distanza inter-elettrodi.

    Per un dato gas, la tensione di scarica è una funzione solo del prodotto pd della pressione e della distanza. Invece, con una pressione costante, la tensione necessaria per provocare un arco si riduceva quando la distanza si riduceva, ma solo fino a un certo punto.

    Via via che la distanza veniva ulteriormente ridotta, la tensione necessaria per provocare un arco cominciava a salire e ad un certo punto superava di nuovo il suo valore originale. Se siete interessati a conoscerla, e ad approfondire il discorso della dipendenza della tensione di scarica dai vari parametri — oppure a fare misurazioni sperimentali in tal senso — potete leggere il mio articolo Esperimenti sulla scarica a bagliore in un gas.

    Per aria in condizioni standard di temperatura e pressione STP , la tensione necessaria per generare un scarica ad arco alla distanza di 1 metro è di circa 3,4 MV milioni di volt.

    Il cammino libero medio di una molecola in un gas è la distanza media tra le sue collisioni con altre molecole. Questo cammino è inversamente proporzionale alla pressione del gas. Cammino libero medio in cm degli elettroni in argon alle varie pressioni. Collegare la scala di Cross a un generatore di corrente.

    Fra la luce violacea che circonda il catodo e quella rossastra del tubo si nota uno spazio oscuro. Ad eccezione da dove è diversamente indicato, il contenuto di questo wiki è soggetto alla seguente licenza: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.

    Scarica filamentosa comincia a formarsi un sottile nastro luminoso che unisce i due elettrodi con crepitio caratteristico, non differisce da quella a pressione normale. Scarica meno rumorosa. Allo stesso modo si era proceduto nella costruzione del modello atomico. Alla fine ci si rese conto che le lacune e le incongruenze presenti nel modello non derivavano tanto da un formalismo incompleto, quanto piuttosto dalla insufficienza delle stesse basi teoriche su cui era stato impostato e sviluppato.

    Il problema non era quindi quello di apportare qualche superficiale modifica al modello esistente, ma piuttosto di rivedere radicalmente i concetti fondamentali della fisica. Ci si convinse cioè che per descrivere il comportamento delle piccole particelle di cui sono fatti gli atomi non potevano essere usate le stesse leggi valide per descrivere il comportamento degli oggetti di grandi dimensioni.

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    Si trattava, in altre parole, di costruire una nuova meccanica che fosse in grado di descrivere il comportamento degli oggetti di piccolissime dimensioni, come quelli presenti negli atomi, ma che poi si avvicinasse a quella classica, se applicata agli oggetti più grandi.

    Si abbandona la fisica classica per introdurre la meccanica quantistica. Il punto di partenza della nuova meccanica atomica è rappresentato da un'audace intuizione di un giovane aristocratico francese di lontane origini italiane, Louis Victor de Broglie Si trattava, in realtà, di un'ipotesi molto azzardata, anche perché non esisteva, a quel tempo, alcun dato sperimentale che facesse sospettare che i corpi materiali avessero una natura diversa da - 16 - quella che ognuno poteva osservare direttamente.

    Quando de Broglie espose la sua idea, molti fisici la trovarono completamente assurda ed alcuni scienziati stranieri la definirono addirittura una "comédie française". Solo alcuni anni più tardi, dopo il , ci si convinse che un qualsiasi corpo in movimento elettrone, protone, atomo, o anche palla da tennis , oltre all'aspetto corpuscolare, doveva presentare quello ondulatorio.

    Quando invece un elettrone si muove intorno al nucleo di un atomo, esso si trova nelle condizioni di mostrare il suo aspetto ondulatorio. L'elettrone, infatti, quando viaggia intorno al nucleo, non deve essere considerato una particella, ma un'onda e, visto sotto questo aspetto, lo si deve immaginare distribuito in tutte le parti dell'orbita su cui, in quel momento, staziona.

    Le orbite permesse all'elettrone sono quindi solo quelle la cui lunghezza è tale da poter contenere un numero intero di onde. Il modello atomico di de Broglie , pur derivando da quello di Bohr-Sommerfeld, non conservava più nulla della struttura planetaria originaria: esso ora assomigliava piuttosto ad una serie di corde concentriche vibranti appunto le onde stazionarie di diametro via via crescente a mano a mano che ci si allontanava dal nucleo.

    D'altra parte abbiamo anche visto che gli elettroni, che erano stati sempre considerati particelle materiali, presentavano, in determinate circostanze, proprietà ondulatorie.

    Si faceva quindi strada l'idea che tutti i fenomeni, sia quelli di natura energetica, come la luce, sia quelli di natura materiale, come gli elettroni e i protoni, potevano mostrare sia le caratteristiche tipiche delle particelle, sia quelle delle onde.

    Che cosa erano, in realtà, queste strane entità? Una particella, come è facile verificare nell'esperienza quotidiana, è un oggetto solido, tangibile, ben localizzato in un punto e che scambia energia bruscamente, per pacchetti.

    Un'onda invece è una cosa completamente diversa: essa non ha massa, è intangibile, e la sua energia non è concentrata in un punto, ma diffusa lungo tutta l'onda.

    Nella fisica classica quindi, i concetti di onda e di particella, si escludono a vicenda: se una cosa è una particella, non è un'onda, e se è un'onda, non è una particella. Come è possibile allora che i fatti sperimentali mostrino che una particella, seppure di piccole dimensioni come è ad esempio un elettrone, possa presentare anche il comportamento tipico delle onde?

    Che cosa è allora in realtà un elettrone? La risposta potrebbe essere la seguente: l'elettrone è un'entità estremamente piccola che non siamo in grado di osservare direttamente, pertanto di esso possiamo affermare solo che, quando interagisce con uno strumento rilevatore di un certo tipo, appare come un'onda e quando interagisce con uno strumento rilevatore di altro tipo, appare come una particella.

    La scarica nei gas

    Quindi l'elettrone ma anche il protone, il fotone ed altre entità di piccole dimensioni , appare onda o particella a seconda del modo in cui viene condotto l'esperimento atto a metterlo in evidenza. Dobbiamo quindi concludere che l'elettrone è un oggetto strano che si comporta in modo contraddittorio quando si tenta di interpretarlo secondo gli schemi classici, cioè facendo uso di quelle leggi che normalmente si applicano alle strutture di grandi dimensioni.

    Un elettrone, ad esempio, è un corpuscolo materiale dotato di attributi fisici ben definiti massa, energia, impulso, ecc. Una deformazione dell'onda dovuta ad una causa qualsiasi fa si che un'azione venga esercitata sull'elettrone, la cui traiettoria devierà.

    Secondo BOHR, ogni particella inosservata "vive" in uno stato sovrapposto, "vive" come un miscuglio indistinto di onda e corpuscolo. Questa affermazione del va sotto il nome di "principio di complementarità". Queste leggi descrivono infatti con la massima precisione il comportamento ad esempio di un'onda del mare o quello di una palla da tennis in movimento.

    Per descrivere le proprietà di elettroni, protoni e fotoni devono esistere leggi speciali che non sono le stesse che descrivono il mondo macroscopico. Per la Meccanica Quantistica la materia allo stato "naturale" presenta sempre caratteristiche di sovrapposizione : caratteristiche di sovrapposizione che scompaiono al momento della misura, dell'osservazione Essa è in grado, come vedremo, di conciliare l'aspetto ondulatorio e quello particellare delle entità di piccole dimensioni e quindi di rappresentare finalmente in modo coerente i fenomeni riguardanti il mondo microscopico degli atomi.

    Si tratta, tuttavia, di una teoria prettamente matematica che non è in grado di produrre modelli concreti. Questo è un concetto di fondamentale rilevanza nell'ambito della ricerca scientifica ed era stato introdotto già da Einstein nella sua teoria della relatività.

    Cerchiamo di chiarire meglio questo concetto. Immaginiamo di voler localizzare nello spazio un elettrone. Per farlo, sarebbe indispensabile quanto meno illuminarlo, altrimenti non lo si vedrebbe, e di esso non si potrebbe dire niente. Ora, il fotone è anch'esso un'entità fisica delle dimensioni più o meno dell'elettrone, e quando va ad interagire con questo, lo sposta dalla sua posizione. Nel momento in cui il fotone urta l'elettrone, lo sposta dalla sua posizione perché gli trasferisce una parte della sua quantità di moto proprio come quando due biglie più o meno della stessa grandezza si scontrano , modificando velocità e direzione del suo movimento.

    Per evitare che il fotone sposti l'elettrone nel momento in cui lo urta, si potrebbe utilizzare un fotone con piccola energia, ossia con piccolo valore della quantità di moto. Ci si trova quindi di fronte ad una situazione senza soluzione: volendo determinare con la massima precisione la posizione di una particella in movimento non è poi più possibile conoscere, nello stesso momento, e con la stessa precisione, la sua quantità di moto, e - 19 - quindi non è possibile sapere in che direzione la particella si sposterà.

    D'altra parte, pretendere di conoscere con esattezza la quantità di moto di una particella per poter sapere dove andrà, impedisce di conoscere, con altrettanta precisione, la posizione che la particella occupa nello spazio, in quel preciso istante.

    Quello che abbiamo esposto rappresenta il contenuto del principio di indeterminazione di Heisenberg Il principio di indeterminazione sarebbe valido, in teoria, per qualsiasi oggetto materiale, ma in pratica ha conseguenze importanti solo se applicato a particelle di dimensioni atomiche o subatomiche Ora è chiaro il motivo per il quale non è possibile, nemmeno in linea di principio, verificare sperimentalmente il percorso seguito dall'elettrone in movimento intorno al nucleo: esiste un ostacolo, in natura, che ce lo impedisce.

    Essa non fa più uso delle leggi di Newton, ma di leggi probabilistiche, cioè di leggi tipicamente matematiche. Con la meccanica quantistica si viene quindi a separare nettamente la macrofisica dalla microfisica, riservando all'una e all'altra leggi, modi di operare e competenze specifiche. Nel , il fisico tedesco Max Born dette, alla funzione d'onda, un significato di tipo probabilistico. Egli introdusse il concetto di probabilità affrontando in modo del tutto originale il problema relativo alla posizione dell'elettrone intorno al nucleo atomico.

    La forma attuale della meccanica quantistica è dovuta all'inglese P. Maurice Dirac Essa si fonda direttamente sul principio di indeterminazione e trae le conseguenze di tale principio attraverso una struttura logica e matematica. La meccanica ondulatoria si colloca, all'interno della meccanica quantistica, come un suo aspetto particolare.

    Queste informazioni sono di carattere statistico e si riferiscono alla possibilità che l'elettrone possa trovarsi in un punto o in un altro dello spazio intorno al nucleo.

    La meccanica quantistica, in altre parole, non fornisce informazioni relativamente al percorso seguito dall'elettrone nel suo movimento, ma solo una descrizione probabilistica della sua posizione. Tubo con etichetta originale di carta, con indicazione a stampa della casa costruttrice: "Dr.

    DIMOSTRAZIONE DI SCARICA ELETTRICA IN UN GAS

    Geissler's nachf. Un pezzo di corallo calcinato è infatti trattenuto tra protuberanze di vetro, poco al di sopra del catodo di alluminio, che ha la forma di un cerchietto di approssimatiavamente 25 mm di diametro. Il tubo di vetro ha un diametro di 45 mm, la distanza tra elettrodi è di circa mm.

    Il tubo, che è sorretto da una base in legno, ha un'altezza di mm. Per attivare la scarica sia in questo tubo sia negli altri che verranno descritti in seguito è stato utilizzato un rocchetto, che fornisce differenze di potenziale periodiche che possono arrivare ad almeno Si è potuto notare la produzione di fluorescenza sul corallo, di colore violaceo-azzurrognolo o carnicino, a seconda delle parti colpite. Le parti del catodo coperte di polvere di corallo erano anch'esse fosforescenti.

    Applicando una differenza di potenziale di Volt in continua abbiamo potuto osservare una luce violetto-rosa sul corallo. Nell' inventario interno destinato a materiale non ufficialmente in carico, al numero si legge: "tubo per raggi anodici".

    L'involucro di vetro ha la forma di un palloncino alquanto schiacciato. Ciascuno dei due elettrodi è ottenuto formando un cerchio con la parte centrale di un filo di alluminio e poi, intrecciato il resto del filo, collegandone l'estremità al filo, generalmente di tungsteno o di platino, che attraversa il vetro nella solita maniera nella parte superiore, ove sono le protuberanze poste a questo scopo. Il palloncino termina in basso con un piede di vetro fissato ad una base di legno dal diametro di circa mm.

    Ne deduciamo che non vi è più vuoto sufficiente: gli elettroni emessi dal catodo non acquistano la necessaria energia cinetica, tra una collisione e l'altra, perché manca la rarefazione necessaria ad allungarne il libero cammino medio.

    Nell'inventario interno destinato a materiale non ufficialmente in carico, al numero si legge: "tubo per raggi catodici". Tubo simile ai precedenti, ma senza etichetta del fabbricante, la cui parte in vetro consiste in un cannello del diametro di 39 mm e lungo circa mm, infisso ad una base di legno per mezzo di un piede, che gli è saldato lateralmente nei pressi di una estremità.

    Il tubo è diviso a metà da un elettrodo, consistente in un diaframma, forse di alluminio, con alcune serie concentriche di fori. Due piatti circolari dello stesso metallo, di circa 30 mm di diametro sono fissati alle estremità del tubo e lo attraversano nella maniera solita; i piatti distano uno dall'altro mm. Tra il diaframma e la placca inferiore a una distanza di 75 mm dal diaframma vi è un elettrodo filiforme, tutto contenuto in una lunga protuberanza cilindrica.