Ionisation d'atomes d'hydrogène : température à fournir (vérification de calcul).

[dagnic]

Bonjour à tous !

J'ai vu sur une animation du CEA qui fallait chauffer du dihydrogène pour ioniser les atomes d'hydrogène et pouvoir séparer les électrons et protons.
Je me suis donc demandé qu'elle était la température à fournir pour réaliser l'opération sachant que l'énergie d'ionisation de l'hydrogène est 16,3eV soit 2,17*10¹⁸J.

En utilisant la relation E = 1/2*K_B*T j’obtiens T'~ 300000°C ce qui me parait beaucoup (la température au cœur de la bombe Hiroshima lors de l'explosion, il y a d’ailleurs peut être un lien).

Si c'est la bonne température, comment l'atteindre en laboratoire, dans les accélérateurs LINAC par exemples ?

Merci
Nicolas
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[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
16,3 eV font 16,3*1,6*10^-19 = 2,6 10^-18 J
L'énergie d'une particule avec trois degrés de liberté est (3/2)kT ce qui donne une température de 125600 K. ce qui est déjà assez chaud.
Mais cette température est celle à laquelle la moitié des atomes d'hydrogène seraient ionisés et en équilibre avec l'autre moitié.

En réalité, pour une température donnée, tous les atomes n'ont pas la même énergie. À des températures bien plus faibles, une faible proportion des atomes est déjà ionisée. À la température d'une flamme d'allumette, il se forme déjà pas mal d'ions.

La température d'une explosion atomique est de plusieurs millions de degrés.

Pour fabriques des ions, on ne chauffe pas les atomes. Le plus simple est de les bombarder avec des électrons assez énergétiques pour ioniser les atomes. Par exemple, pour ioniser l'hydrogène il suffit d'accélérer des électrons sous une tension de 16 volts pour qu'ils acquièrent asse d'énergie (16 eV) pour ioniser les atomes.
Au revoir.

[Paraboloide_Hyperbolique]

Petite correction: l'énergie d'ionisation de l'hydrogène est de 13,6 eV. Pas 16,3 eV.

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89n...d%27ionisation
http://www.math.jussieu.fr/~jarraud/...tom/index.html (en fin de document après les calculs)

[LPFR]

Petite correction: l'énergie d'ionisation de l'hydrogène est de 13,6 eV. Pas 16,3 eV.
...

Re.
Bien vu.
Je n'ai pas vérifié. Je la trouvais un peut haute. Au temps pour moi. Il faut modifier mes calculs en conséquence.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[dagnic]

Merci, en ce qui concerne la valeur de l'énergie j'avais bien pris 13,6 ... autant pour moi.
Par contre j'avais pris 1/2 et non 3/2. En refaisant le calcul j’obtiens une température de l'ordre de 100 000 °C.

Donc pour ioniser des atomes d'hydrogènes, on les bombardent avec des électrons à 13,6eV ... d'accord.
Mais que pensez de ce qui est décrit à l'étape 1 de cette animation : http://www.cea.fr/var/cea/storage/st...rons/index.htm ?

Bonne journée,
Merci,

Nicolas

[LPFR]

...
Mais que pensez de ce qui est décrit à l'étape 1 de cette animation : http://www.cea.fr/var/cea/storage/st...rons/index.htm ?
...

Bonjour.
Affectivement ça peut prêter à confusion.
Quand on essaie de faire de la divulgation, on fait parfois des simplifications un peut trop "grosses" (ça m'est déjà arrivé). L'ajout de la chambre d'ionisation des molécules de gaz aurait trop allongé l'explication qui s’intéresse qu'au cyclotron lui-même. La forme même du cyclotron "classique" est chamboulée. Comparez avec wikipedia. (Là, je pense que c'était inutile).
Au revoir.

[gatsu]

Par contre j'avais pris 1/2 et non 3/2. En refaisant le calcul j’obtiens une température de l'ordre de 100 000 °C.

Salut,

On est pas des 1/2 près. Normalement on compare juste kT à l'énergie voulue (genre l'énergie d'ionisation) pour avoir une estimation. Pas besoin de se taper les 1/2 et consort qui n'ont aucune raison d'être là a priori.

[stefjm]

Affectivement ça peut prêter à confusion.

Je vous adore.

Salut,

On est pas des 1/2 près. Normalement on compare juste kT à l'énergie voulue (genre l'énergie d'ionisation) pour avoir une estimation. Pas besoin de se taper les 1/2 et consort qui n'ont aucune raison d'être là a priori.

Enfin quelqu'un de raisonnable.