»Določanje naboja elektrona. Določanje elementarnega električnega naboja z elektrolizo Laboratorijske vaje iz fizike merjenje elementarnega naboja

10.01.2022

DEFINICIJA ELEMENTARNEGA

ELEKTRIČNI NABOJ Z METODO ELEKTROLIZE

Oprema: Vir enosmernega toka, kiveta z elektrodami iz kompleta elektrolitov, laboratorijski voltmeter, upor, tehtnica z utežmi ali elektronska, ključ, vezne žice, raztopina bakrovega sulfata, štoparica (ali ura s sekundnim kazalcem).

POJASNILA ZA DELO. Za določitev naboja elektrona lahko uporabite Faradayev zakon elektrolize, kjer je m masa snovi, ki se sprosti na katodi; M je molska masa snovi; n je valenca snovi; e - naboj elektrona; Na je Avogadrova konstanta; I je jakost toka v elektrolitu; ∆t je čas, ki je potreben, da tok preide skozi elektrolit.

Iz te formule je razvidno, da je za dosego cilja dela potrebno poznati molsko maso snovi, ki se sprosti na katodi, njeno valenco in Avogadrovo konstanto. Poleg tega je med poskusom potrebno izmeriti moč toka in čas, ki teče, po koncu elektrolize pa maso snovi, ki se sprosti na katodi.

Za izvedbo poskusa uporabimo nasičeno vodno raztopino bakrovega sulfata, ki jo vlijemo v kiveto z dvema bakrenima elektrodama. Ena elektroda je togo pritrjena na sredini kivete, druga (odstranljiva) pa na njeni steni.

V vodni raztopini pride do disociacije molekul ne le bakrovega sulfata (CuS04 = Cu2+ +), ampak tudi vode (H20 = H+ + OH -), čeprav v šibki meri. Tako vodna raztopina CuS04 vsebuje pozitivne ione Cu2+ in H+ ter negativne ione SO2- in OH-. Če se med elektrodama ustvari električno polje, se bodo pozitivni ioni začeli premikati proti katodi, negativni ioni pa proti anodi. Ioni Cu2+ in H+ se približajo katodi, vendar se vsi ne izpraznijo. To je razloženo z dejstvom, da se atomi bakra in vodika zlahka spremenijo v pozitivno nabite ione in izgubijo svoje zunanje elektrone. Toda bakrov ion lažje veže elektron kot vodikov ion. Zato se na katodi razelektrijo bakrovi ioni.

Negativni ioni in OH- se bodo premikali proti anodi, vendar se noben od njih ne bo izpraznil. V tem primeru se bo baker začel raztapljati. To je razloženo z dejstvom, da atomi bakra lažje oddajo elektrone zunanjemu delu električnega tokokroga kot ioni in OH - in, ko postanejo pozitivni ioni, preidejo v raztopino: Cu = Cu2+ + 2e-.

Ko so elektrode priključene na vir enosmernega toka, bo v raztopini bakrovega sulfata prišlo do usmerjenega gibanja ionov, kar bo povzročilo sprostitev čistega bakra na katodi.

Da bi bila plast sproščenega bakra gosta in dobro zadržana na katodi, je priporočljivo, da se elektroliza izvede pri nizkem toku v raztopini. In ker bo to povzročilo veliko merilno napako, se namesto laboratorijskega ampermetra pri delu uporabljata upor in voltmeter. Na podlagi odčitka voltmetra U in upora upora R (naveden je na njegovem ohišju) se določi jakost toka I. Shematski diagram eksperimentalne postavitve je prikazan na sliki 12.

Moč toka v elektrolitu se lahko med poskusom spreminja, zato njegovo povprečno vrednost 1sr nadomestimo v formulo za določanje naboja. Povprečna vrednost toka se določi z beleženjem odčitkov voltmetra vsakih 30 s v celotnem času opazovanja, nato se seštejejo in dobljena vrednost se deli s številom meritev. Tako se najde Ucp. Nato se z uporabo Ohmovega zakona najde Icp za del vezja. Rezultate meritev napetosti je bolj priročno zapisati v pomožno tabelo.

Čas toka se meri s štoparico.

POSTOPEK PRIPRAVE NA DELO

1. Navedite, katere fizikalne količine so predmet neposrednega merjenja za določitev naboja elektrona z metodo, uporabljeno v tem delu. Kateri merilni instrumenti bodo uporabljeni za izvajanje meritev? Določite in zapišite meje absolutnih pogreškov teh instrumentov.

2. Določi in zapiši meje absolutnih napak odčitavanja pri uporabi mehanske štoparice, voltmetra in tehtnice.

3. Zapišite formulo za določitev meje absolutnega pogreška ∆e.

4. Pripravite tabelo za zapis meritev, napak in izračunov.

Pripravite tabelo pomoči za beleženje odčitkov voltmetra.

ODGOVORI NA VPRAŠANJA

Zakaj čas toka v elektrolitu vpliva na napako rezultata merjenja naboja elektrona?

Kako koncentracija raztopine vpliva na rezultat merjenja naboja elektrona?

Kakšna je valenca bakra?

Kakšna je molska masa bakra?

Kaj je Avogadrova konstanta?

POSTOPEK IZVAJANJA DELA

1. Na tehtnici določite maso snemljive elektrode t1.

2. Pritrdite elektrodo na kiveto in sestavite električni krog, prikazan na sliki 12. Prepričajte se, da je odstranljiva elektroda priključena na negativni pol napetostnega vira.

3. Napolnite kiveto z raztopino bakrovega sulfata, zaprite ključ in beležite odčitke voltmetra vsakih 30 sekund 15 minut.

4. Po 15 minutah odprite ključ, razstavite vezje, odstranite elektrodo, jo posušite in določite njeno maso m2 skupaj z bakrom, ki je na njej nanesen.

5. Izračunajte maso sproščenega bakra: t- in mejo absolutne napake njegove meritve ∆t.

6. Izračunajte povprečno napetost na uporu Uav in povprečni tok v elektrolitu jaz Sre

7. Izračunajte naboj elektrona e.

8. Izračunajte mejo absolutne napake za določitev naboja elektrona ∆e.

9. Zapišite rezultat določanja naboja ob upoštevanju meje absolutne napake.

10. Naboj elektrona, ugotovljen iz rezultatov poskusa, primerjajte z vrednostjo v tabeli.

Paršina Anna, Sevalnikov Aleksej, Luzyanin Roman.

Namen dela: naučijo se določiti vrednost elementarnega naboja z elektrolizo;študija metode določanja naboja elektron.

Oprema: valjasta posoda z raztopino bakrovega sulfata, svetilka, elektrode, tehtnice, ampermeter, vir konstantne napetosti, reostat, ura, ključ, povezovalne žice.

Prenos:

Predogled:

Če želite uporabljati predogled predstavitev, ustvarite Google Račun in se prijavite vanj: https://accounts.google.com

Podnapisi diapozitivov:

Laboratorijsko delo Določanje osnovnega naboja z elektrolizo Izvajajo učenci 10. razreda srednje šole Chuchkovskaya: Parshina Anna, Sevalnikov Alexey, Luzyanin Roman. Vodja: učiteljica fizike Chekalina O.Yu.

Namen dela: naučiti se določiti vrednost elementarnega naboja z elektrolizo; študijske metode za določanje naboja elektrona. Oprema: valjasta posoda z raztopino bakrovega sulfata, svetilka, elektrode, tehtnica, ampermeter, vir stalne napetosti, reostat, ura, ključ, povezovalne žice.

Sestavili smo verigo: Potek dela:

Rezultat našega dela

Naučili smo se določiti vrednost elementarnega naboja z elektrolizo in preučili metode za določanje naboja elektrona. Zaključek:

V. Ya. Bryusov "Svet elektrona" Morda so ti elektroni svetovi, kjer je pet celin, Umetnosti, znanja, vojne, prestoli In spomin štiridesetih stoletij! Tudi morda je vsak atom vesolje s stotimi planeti; Vse, kar je tukaj, je tam, v stisnjenem obsegu, Pa tudi tisto, kar ni tukaj. Njihove mere so majhne, a njihova neskončnost je še vedno enaka, kot tukaj; Tam je žalost in strast, tako kot tukaj, in tudi tam je enaka posvetna arogantnost. Njihovi modreci, ki so svoj brezmejni svet postavili v središče obstoja, Hitijo prodreti v iskre skrivnosti In razmišljajo, kakor zdaj jaz; In v trenutku, ko se iz uničenja ustvarijo tokovi novih sil, Zavpijejo v sanjah samohipnoze, Da je Bog ugasnil svojo baklo!

Ministrstvo za izobraževanje Ruske federacije

Državna pedagoška univerza Amur

Metode za določanje elementarnega električnega naboja

Izpolnil dijak 151g.

Venzelev A.A.

Preveril: Cheraneva T.G.

Uvod.

1. Ozadje odkritja elektrona

2. Zgodovina odkritja elektrona

3. Poskusi in metode odkrivanja elektrona

3.1.Thomsonov poskus

3.2.Rutherfordova izkušnja

3.3. Millikanova metoda

3.3.1. Kratka biografija

3.3.2. Opis namestitve

3.3.3. Osnovni izračun obremenitve

3.3.4. Sklepi iz metode

3.4. Comptonova slikovna metoda

Zaključek.

Uvod:

ELEKTRON - prvi odkriti osnovni delec; materialni nosilec najmanjše mase in najmanjšega električnega naboja v naravi; sestavni del atoma.

Naboj elektrona je 1,6021892. 10 -19 Cl

4,803242. 10-10 enot SSSE

Masa elektrona je 9,109534. 10 -31 kg

Specifični stroški e/m e 1,7588047. 10 11 Cl. kg -1

Spin elektrona je enak 1/2 (v enotah h) in ima dve projekciji ±1/2; elektroni so podrejeni Fermi-Diracovi statistiki, fermioni. Zanje velja Paulijevo izključitveno načelo.

Magnetni moment elektrona je enak - 1,00116 m b, kjer je m b Bohrov magneton.

Elektron je stabilen delec. Po eksperimentalnih podatkih je življenjska doba t e > 2. 10 22 let.

Ne sodeluje pri močni interakciji, lepton. Sodobna fizika obravnava elektron kot resnično elementarni delec, ki nima strukture ali velikosti. Če so slednji različni od nič, potem je polmer elektrona r e< 10 -18 м

1. Ozadje otvoritve

Odkritje elektrona je bilo rezultat številnih poskusov. Do začetka 20. stol. obstoj elektrona je bil ugotovljen v številnih neodvisnih poskusih. Toda kljub ogromnemu eksperimentalnemu materialu, ki so ga nabrale cele nacionalne šole, je elektron ostal hipotetičen delec, saj izkušnje še niso odgovorile na vrsto temeljnih vprašanj. V resnici je »odkritje« elektrona trajalo več kot pol stoletja in se končalo šele leta 1897; Pri tem so sodelovali številni znanstveniki in izumitelji.

Prvič, ni bilo niti enega poskusa, ki bi vključeval posamezne elektrone. Osnovni naboj je bil izračunan na podlagi meritev mikroskopskega naboja ob predpostavki veljavnosti številnih hipotez.

Negotovost je bila na bistveno pomembni točki. Elektron se je najprej pojavil kot posledica atomske interpretacije zakonov elektrolize, nato pa so ga odkrili v plinski razelektritvi. Ni bilo jasno, ali se fizika dejansko ukvarja z istim objektom. Velika skupina skeptičnih naravoslovcev je verjela, da je elementarni naboj statistično povprečje nabojev najrazličnejših velikosti. Poleg tega noben od poskusov merjenja naboja elektronov ni dal strogo ponovljivih vrednosti.
Bili so skeptiki, ki so na splošno ignorirali odkritje elektrona. Akademik A.F. Ioffe v svojih spominih na svojega učitelja V.K. Roentgene je zapisal: "Do 1906 - 1907. Besede elektron na Fizikalnem inštitutu Univerze v Münchnu ne bi smeli izgovoriti. Roentgen je menil, da je hipoteza nedokazana, pogosto uporabljena brez zadostnih razlogov in po nepotrebnem.

Vprašanje mase elektrona ni bilo rešeno in ni bilo dokazano, da so naboji na prevodnikih in dielektrikih sestavljeni iz elektronov. Koncept "elektrona" ni imel nedvoumne razlage, ker eksperiment še ni razkril strukture atoma (Rutherfordov planetarni model se je pojavil leta 1911, Bohrova teorija pa leta 1913).

Elektron še ni vstopil v teoretične konstrukcije. Lorentzova elektronska teorija je vsebovala zvezno porazdeljeno gostoto naboja. Teorija kovinske prevodnosti, ki jo je razvil Drude, je obravnavala diskretne naboje, vendar so bili to poljubni naboji, katerih vrednost ni bila nobena omejitev.

Elektron še ni zapustil okvira »čiste« znanosti. Spomnimo se, da se je prva elektronka pojavila šele leta 1907. Za prehod od vere k prepričanju je bilo treba najprej izolirati elektron in izumiti metodo za neposredno in natančno merjenje elementarnega naboja.

Rešitev tega problema ni bila dolga. Leta 1752 je zamisel o diskretnosti električnega naboja prvič izrazil B. Franklin. Eksperimentalno so diskretnost nabojev utemeljili z zakoni elektrolize, ki jih je odkril M. Faraday leta 1834. Številčno vrednost osnovnega naboja (najmanjšega električnega naboja, ki ga najdemo v naravi) smo teoretično izračunali na podlagi zakonov elektrolize z uporabo Avogadrovega števila . Neposredno eksperimentalno merjenje elementarnega naboja je izvedel R. Millikan v klasičnih poskusih, izvedenih v letih 1908 - 1916. Ti poskusi so tudi zagotovili neizpodbiten dokaz o atomizmu elektrike. V skladu z osnovnimi koncepti elektronske teorije se naboj telesa pojavi kot posledica spremembe števila elektronov v njem (ali pozitivnih ionov, katerih vrednost naboja je večkratnik naboja elektrona). Zato se mora naboj katerega koli telesa spremeniti nenadoma in v takih delih, ki vsebujejo celo število nabojev elektronov. Po eksperimentalni ugotovitvi diskretne narave spremembe električnega naboja je R. Millikan uspel pridobiti potrditev obstoja elektronov in določiti vrednost naboja enega elektrona (elementarni naboj) z metodo oljne kapljice. Metoda temelji na preučevanju gibanja nabitih oljnih kapljic v enotnem električnem polju znane jakosti E.

2. Odkritje elektrona:

Če zanemarimo tisto, kar je bilo pred odkritjem prvega osnovnega delca - elektrona, in kaj je spremljalo ta izjemni dogodek, lahko na kratko povemo: leta 1897 je slavni angleški fizik THOMSON Joseph John (1856-1940) izmeril specifični naboj q/m. delci katodnih žarkov - "korpuskule", kot jih je imenoval, ki temeljijo na odklonu katodnih žarkov *) v električnem in magnetnem polju.

S primerjavo dobljenega števila s specifičnim nabojem tedaj znanega enovalentnega vodikovega iona je s posrednim sklepanjem prišel do zaključka, da je masa teh delcev, ki so kasneje dobili ime »elektroni«, bistveno manjša (več kot tisočkrat) večja od mase najlažjega vodikovega iona.

Istega leta 1897 je postavil hipotezo, da so elektroni sestavni del atomov, katodni žarki pa niso atomi ali elektromagnetno sevanje, kot so menili nekateri raziskovalci lastnosti žarkov. Thomson je zapisal: "Tako katodni žarki predstavljajo novo agregatno stanje, ki se bistveno razlikuje od običajnega plinastega stanja ...; v tem novem agregatnem stanju je snov snov, iz katere so zgrajeni vsi elementi."

Od leta 1897 je korpuskularni model katodnih žarkov začel postajati splošno sprejet, čeprav so bila mnenja o naravi elektrike zelo različna. Tako je nemški fizik E. Wichert verjel, da je "elektrika nekaj imaginarnega, ki resnično obstaja le v mislih", slavni angleški fizik Lord Kelvin pa je istega leta 1897 o elektriki pisal kot o nekakšni "kontinuirani tekočini".

Thomsonova ideja o korpuskulah katodnih žarkov kot osnovnih sestavinah atoma ni bila sprejeta z velikim navdušenjem. Nekateri njegovi kolegi so mislili, da jih je zmedel, ko je predlagal, da bi delce katodnih žarkov obravnavali kot možne sestavine atoma. Pravo vlogo Thomsonovih telesc v strukturi atoma bi lahko razumeli v kombinaciji z rezultati drugih raziskav, zlasti z rezultati analize spektrov in študija radioaktivnosti.

29. aprila 1897 je Thomson podal svoje slavno sporočilo na sestanku Kraljeve družbe v Londonu. Natančnega časa odkritja elektrona - dneva in ure - ni mogoče poimenovati zaradi svoje edinstvenosti. Ta dogodek je bil rezultat dolgoletnega dela Thomsona in njegovih zaposlenih. Niti Thomson niti kdorkoli drug ni nikoli dejansko opazil elektrona, prav tako nikomur ni uspelo izolirati enega samega delca iz snopa katodnih žarkov in izmeriti njegovega specifičnega naboja. Avtor odkritja je J. J. Thomson, ker so bile njegove ideje o elektronu blizu sodobnim. Leta 1903 je predlagal enega prvih modelov atoma - "rozin puding", leta 1904 pa je predlagal, da so elektroni v atomu razdeljeni v skupine, ki tvorijo različne konfiguracije, ki določajo periodičnost kemičnih elementov.

Lokacija odkritja je natančno znana - Cavendish Laboratory (Cambridge, UK). Leta 1870 ga je ustvaril J.C. Maxwell in je v naslednjih sto letih postal »zibelka« cele verige sijajnih odkritij na različnih področjih fizike, zlasti v atomski in jedrski fiziki. Njegovi direktorji so bili: Maxwell J.K. - od 1871 do 1879, Lord Rayleigh - od 1879 do 1884, Thomson J.J. - od 1884 do 1919, Rutherford E. - od 1919 do 1937, Bragg L. - od 1938 do 1953; Namestnik direktorja 1923-1935 - Chadwick J.

Znanstveno eksperimentalno raziskavo je izvajal en znanstvenik ali manjša skupina v vzdušju ustvarjalnega raziskovanja. Lawrence Bragg se je pozneje spominjal svojega dela leta 1913 s svojim očetom Henryjem Braggom: »Bil je čudovit čas, ko so bili skoraj vsak teden doseženi novi vznemirljivi rezultati, kot je odkritje novih zlatonosnih območij, kjer je mogoče pobrati grude neposredno s tal. . To se je nadaljevalo do začetka vojne *), ki je ustavila naše skupno delo.«

3. Metode za odpiranje elektrona:

3.1.Thomsonov poskus

Joseph John Thomson Joseph John Thomson, 1856–1940

Angleški fizik, bolj znan kot J. J. Thomson. Rojen v Cheetham Hillu, predmestju Manchestra, v družini trgovca s starinami. Leta 1876 je dobil štipendijo za Cambridge. V letih 1884-1919 je bil profesor na oddelku za eksperimentalno fiziko na univerzi v Cambridgeu in hkrati vodja laboratorija Cavendish, ki je s Thomsonovim prizadevanjem postal eno najbolj znanih raziskovalnih središč na svetu. Hkrati je bil v letih 1905-1918 profesor na Kraljevem inštitutu v Londonu. Dobitnik Nobelove nagrade za fiziko leta 1906 z besedilom "za študije o prehajanju elektrike skozi pline", kar seveda vključuje odkritje elektrona. Tudi Thomsonov sin George Paget Thomson (1892-1975) je sčasoma postal Nobelov nagrajenec za fiziko – leta 1937 za eksperimentalno odkritje uklona elektronov na kristalih.

Podrobnosti Kategorija: Elektrika in magnetizem Objavljeno 6.8.2015 05:51 Ogledi: 6694

Ena temeljnih konstant v fiziki je elementarni električni naboj. To je skalarna količina, ki označuje sposobnost fizičnih teles, da sodelujejo v elektromagnetni interakciji.

Za elementarni električni naboj velja najmanjši pozitivni ali negativni naboj, ki ga ni mogoče razdeliti. Njegova vrednost je enaka naboju elektrona.

Dejstvo, da je vsak električni naboj v naravi vedno enak celemu številu elementarnih nabojev, je leta 1752 predlagal slavni politik Benjamin Franklin, politik in diplomat, ki se je ukvarjal tudi z znanstvenimi in izumiteljskimi dejavnostmi, prvi Američan, član Ruske akademije znanosti.

Benjamin Franklin

Če je Franklinova predpostavka pravilna in je električni naboj katerega koli nabitega telesa ali sistema teles sestavljen iz celega števila elementarnih nabojev, potem se lahko ta naboj nenadoma spremeni za količino, ki vsebuje celo število nabojev elektronov.

Prvič je to potrdil in precej natančno eksperimentalno ugotovil ameriški znanstvenik, profesor na Univerzi v Chicagu Robert Millikan.

Millikan izkušnje

Millikanov eksperimentalni diagram

Millikan je leta 1909 izvedel svoj prvi slavni poskus z oljnimi kapljicami skupaj s svojim pomočnikom Harveyjem Fletcherjem. Pravijo, da so sprva nameravali poskus izvesti s kapljicami vode, ki pa so v nekaj sekundah izhlapele, kar očitno ni bilo dovolj za rezultat. Nato je Milliken poslal Fletcherja v lekarno, kjer je kupil stekleničko z razpršilom in stekleničko olja za ure. To je bilo dovolj, da je poskus uspel. Pozneje je Millikan zanj prejel Nobelovo nagrado, Fletcher pa je doktoriral.

Robert Milliken

Harvey Fletcher

Kaj je bil Millikanov poskus?

Naelektrena kapljica olja pade pod vplivom gravitacije med dve kovinski plošči. Če pa se med njima ustvari električno polje, bo kapljica preprečila padec. Z merjenjem jakosti električnega polja lahko določimo naboj kapljice.

Eksperimentatorji so v posodo postavili dve kovinski kondenzatorski plošči. Tja so bile z razpršilko vnesene drobne kapljice olja, ki so med škropljenjem zaradi trenja z zrakom postale negativno naelektrene.

Če električnega polja ni, kapljica pade

Pod vplivom gravitacije F w = mg so kapljice začele padati navzdol. A ker niso bili v vakuumu, ampak v okolju, jim je sila zračnega upora preprečila prosti padec Fras = 6πη rv 0 , Kje η – viskoznost zraka. kdaj F w in Fras uravnotežen, je padec s hitrostjo postal enakomeren v 0 . Z merjenjem te hitrosti je znanstvenik določil polmer padca.

Kapljica "lebdi" pod vplivom električnega polja

Če bi v trenutku, ko je kapljica padla, na plošče privedli napetost tako, da je zgornja plošča dobila pozitiven naboj, spodnja plošča pa negativen naboj, se je padec ustavil. Preprečilo ga je nastajajoče električno polje. Zdelo se je, da kapljice lebdijo. To se je zgodilo, ko je sila F r uravnotežen s silo, ki deluje iz električnega polja F r = eE ,

kje P r – rezultanta gravitacije in Arhimedove sile.

F r = 4/3 πr 3 ( ρ – ρ 0) g

ρ - gostota oljne kapljice;

ρ 0 – gostota zraka.

r je polmer kapljice.

Vedeti F r in E , lahko določimo vrednost e .

Ker je bilo zelo težko zagotoviti, da bi kapljica dolgo ostala nepremična, sta Millikan in Fletcher ustvarila polje, v katerem se je kapljica po ustavitvi začela premikati navzgor z zelo nizko hitrostjo. v . V tem primeru

Poskusi so bili večkrat ponovljeni. Kapljice smo naelektrili z obsevanjem z rentgensko ali ultravijolično napravo. Toda vsakič je bil skupni naboj kapljice vedno enak več elementarnim nabojem.

Leta 1911 je Millikan ugotovil, da je naboj na elektronu 1,5924(17) x 10 -19 C. Znanstvenik se je zmotil le za 1%. Njegova sodobna vrednost je 1,602176487(10) x 10 -19 C.

Ioffejev poskus

Abram Fedorovič Ioffe

Povedati je treba, da je skoraj istočasno z Millikanom, vendar neodvisno od njega, podobne poskuse izvedel ruski fizik Abram Fedorovich Ioffe. In njegova eksperimentalna postavitev je bila podobna Millikanovi. Toda zrak so izčrpali iz posode in v njej je nastal vakuum. In namesto kapljic olja je Ioffe uporabil majhne nabite delce cinka. Njihovo gibanje so opazovali skozi mikroskop.

Ioffe namestitev

1- cev

2-kamera

3 - kovinske plošče

4 - mikroskop

5 - ultravijolični oddajnik

Pod vplivom elektrostatičnega polja je padel delček cinkovega prahu. Takoj, ko je gravitacija prašnega zrna postala enaka sili, ki nanj deluje iz električnega polja, se je padanje ustavilo. Dokler se naboj prašnega delca ni spremenil, je še naprej nepremično visel. Če pa je bil izpostavljen ultravijolični svetlobi, se je njegov naboj zmanjšal in ravnovesje je bilo porušeno. Spet je začela padati. Nato se je količina naboja na ploščah povečala. V skladu s tem se je električno polje povečalo in padanje se je spet ustavilo. To je bilo storjeno večkrat. Kot rezultat je bilo ugotovljeno, da se vsakič, ko se naboj prašnega zrna spremeni za količino, ki je večkratnik naboja osnovnega delca.

Ioffe ni izračunal velikosti naboja tega delca. Toda, ko je leta 1925 izvedel podoben poskus skupaj s fizikom N.I. Dobronravov, ki je nekoliko spremenil eksperimentalno postavitev in namesto cinka uporabil bizmutove prašne delce, je potrdil teorijo

Ministrstvo za izobraževanje Ruske federacije

Državna pedagoška univerza Amur

Metode za določanje elementarnega električnega naboja

Izpolnil dijak 151g.

Venzelev A.A.

Preveril: Cheraneva T.G.

Uvod.

1. Ozadje odkritja elektrona

2. Zgodovina odkritja elektrona

3. Poskusi in metode odkrivanja elektrona

3.1.Thomsonov poskus

3.2.Rutherfordova izkušnja

3.3. Millikanova metoda

3.3.1. Kratka biografija

3.3.2. Opis namestitve

3.3.3. Osnovni izračun obremenitve

3.3.4. Sklepi iz metode

3.4. Comptonova slikovna metoda

Zaključek.

Uvod:

ELEKTRON - prvi odkriti osnovni delec; materialni nosilec najmanjše mase in najmanjšega električnega naboja v naravi; sestavni del atoma.

Naboj elektrona je 1,6021892.

10 -19 Cl

4,803242.

10-10 enot SSSE

Spin elektrona je enak 1/2 (v enotah h) in ima dve projekciji ±1/2; elektroni so podrejeni Fermi-Diracovi statistiki, fermioni. Zanje velja Paulijevo izključitveno načelo.

Masa elektrona je 9,109534.

10 -31 kg

Specifični stroški e/m e 1,7588047.< 10 -18 м

1. Ozadje otvoritve

Prvič, ni bilo niti enega poskusa, ki bi vključeval posamezne elektrone. Osnovni naboj je bil izračunan na podlagi meritev mikroskopskega naboja ob predpostavki veljavnosti številnih hipotez.

2. Odkritje elektrona:

10 11 Cl.

kg -1

3. Metode za odpiranje elektrona:

3.1.Thomsonov poskus

Joseph John Thomson Joseph John Thomson, 1856–1940

Magnetni moment elektrona je enak - 1,00116 m b, kjer je m b Bohrov magneton.

Z uporabo nove zasnove cevi je Thomson zaporedno pokazal, da: (1) se katodni žarki odklanjajo v magnetnem polju, če električnega polja ni; (2) katodni žarki se v odsotnosti magnetnega polja odklonijo v električnem polju; in (3) ob sočasnem delovanju električnega in magnetnega polja uravnotežene jakosti, usmerjenih v smeri, ki ločeno povzročata odklone v nasprotnih smereh, se katodni žarki širijo premočrtno, to pomeni, da je delovanje obeh polj medsebojno uravnoteženo.

Thomson je ugotovil, da je razmerje med električnim in magnetnim poljem, pri katerem so njuni učinki uravnoteženi, odvisno od hitrosti gibanja delcev. Po izvedbi serije meritev je Thomsonu uspelo določiti hitrost gibanja katodnih žarkov. Izkazalo se je, da se gibljejo veliko počasneje od svetlobne hitrosti, kar je pomenilo, da so lahko katodni žarki le delci, saj vsako elektromagnetno sevanje, vključno s svetlobo samo, potuje s svetlobno hitrostjo (glej Spekter elektromagnetnega sevanja). Ti neznani delci. Thomson jih je imenoval "korpuskule", vendar so kmalu postale znane kot "elektroni".

Takoj je postalo jasno, da morajo elektroni obstajati kot del atomov - drugače, od kod bi prišli? 30. april 1897 - datum Thomsonovega poročila o svojih rezultatih na sestanku Kraljeve družbe v Londonu - velja za rojstni dan elektrona. In na ta dan je ideja o "nedeljivosti" atomov postala preteklost (glej atomsko teorijo strukture snovi). Skupaj z odkritjem atomskega jedra, ki je sledilo dobrih deset let kasneje (glej Rutherfordov poskus), je odkritje elektrona postavilo temelj sodobnemu modelu atoma.

Zgoraj opisane »katodne« cevi oziroma natančneje katodne cevi so postale najpreprostejše predhodnice sodobnih televizijskih slikovnih cevi in računalniških monitorjev, v katerih se s površine vroče katode pod vplivom izbijanja strogo nadzorovanih količin elektronov. izmeničnih magnetnih polj se odklonijo pod strogo določenimi koti in bombardirajo fosforescentne celice zaslonov ter na njih tvorijo jasno sliko, ki je posledica fotoelektričnega učinka, katerega odkritje bi bilo tudi nemogoče brez poznavanja prave narave katode. žarki.

3.2.Rutherfordova izkušnja

Ernest Rutherford, prvi baron Rutherford iz Nelsona, 1871–1937

Novozelandski fizik. Rojen v Nelsonu kot sin kmetovalca. Dobil štipendijo za študij na Univerzi v Cambridgeu v Angliji. Po diplomi je bil imenovan na kanadsko univerzo McGill, kjer je skupaj s Frederickom Soddyjem (1877–1966) postavil osnovne zakonitosti pojava radioaktivnosti, za kar je leta 1908 prejel Nobelovo nagrado za kemijo. Kmalu se je znanstvenik preselil na Univerzo v Manchestru, kjer je Hans Geiger (1882–1945) pod njegovim vodstvom izumil svoj znameniti Geigerjev števec, začel raziskovati strukturo atoma in leta 1911 odkril obstoj atomskega jedra. Med prvo svetovno vojno je sodeloval pri razvoju sonarjev (akustičnih radarjev) za odkrivanje sovražnih podmornic. Leta 1919 je bil imenovan za profesorja fizike in direktorja laboratorija Cavendish na Univerzi v Cambridgeu in istega leta odkril jedrski razpad kot posledico bombardiranja visokoenergijskih težkih delcev. Rutherford je na tem položaju ostal do konca svojega življenja, hkrati pa je bil dolgoletni predsednik Kraljeve znanstvene družbe. Pokopan je bil v Westminstrski opatiji poleg Newtona, Darwina in Faradaya.

Ernest Rutherford je edinstven znanstvenik v smislu, da je svoja glavna odkritja naredil po prejemu Nobelove nagrade. Leta 1911 mu je uspel poskus, ki znanstvenikom ni omogočil le pokukanja globoko v atom in pridobitve vpogleda v njegovo zgradbo, temveč je postal tudi vzor gracioznosti in globine oblikovanja.

Z uporabo naravnega vira radioaktivnega sevanja je Rutherford izdelal top, ki je proizvajal usmerjen in fokusiran tok delcev. Pištola je bila svinčena škatla z ozko režo, v katero je bil vložen radioaktivni material. Zaradi tega je delce (v tem primeru alfa delce, sestavljene iz dveh protonov in dveh nevtronov), ki jih radioaktivna snov oddaja v vse smeri razen v eno, absorbiral svinčeni zaslon, skozi režo pa se je sprostil samo usmerjen žarek alfa delcev. .

Shema izkušenj

Nadalje na poti žarka je bilo še več svinčenih zaslonov z ozkimi režami, ki so odrezale delce, ki so strogo odstopali od

dano smer. Posledično je proti tarči letel popolnoma fokusiran žarek delcev alfa, sama tarča pa je bila tanka plast zlate folije. Zadel jo je žarek alfa. Delci alfa so po trčenju z atomi folije nadaljevali pot in zadeli luminiscenčni zaslon, nameščen za tarčo, na katerem so bili posneti bliski ob udarcu delcev alfa. Iz njih je eksperimentator lahko presodil, v kolikšni količini in koliko alfa delci odstopajo od smeri premočrtnega gibanja zaradi trkov z atomi folije.

Rutherford pa je opozoril, da nihče od njegovih predhodnikov ni niti poskusil eksperimentalno preveriti, ali so nekateri delci alfa odklonjeni pod zelo velikimi koti. Mrežni model rozin preprosto ni dopuščal obstoja tako gostih in težkih strukturnih elementov v atomu, da bi lahko odvrnili hitre delce alfa pod pomembnimi koti, zato se nihče ni trudil preizkusiti te možnosti. Rutherford je prosil enega od svojih študentov, naj ponovno opremi instalacijo tako, da bo mogoče opazovati sipanje alfa delcev pri velikih odklonskih kotih - samo za čiščenje vesti, da popolnoma odpravi to možnost. Detektor je bil zaslon, prevlečen z natrijevim sulfidom, materialom, ki proizvaja fluorescenčno bliskavico, ko vanj zadene delec alfa. Predstavljajte si presenečenje ne le študenta, ki je neposredno izvedel poskus, ampak tudi samega Rutherforda, ko se je izkazalo, da so nekateri delci odklonjeni pod kotom do 180°!

Slika atoma, ki jo je Rutherford narisal na podlagi rezultatov svojega poskusa, nam je danes dobro znana. Atom je sestavljen iz super gostega, kompaktnega jedra, ki nosi pozitiven naboj, in negativno nabitih lahkih elektronov okoli njega. Kasneje so znanstveniki zagotovili zanesljivo teoretično podlago za to sliko (glej Bohrov atom), vendar se je vse začelo s preprostim poskusom z majhnim vzorcem radioaktivnega materiala in kosom zlate folije.

3.2. Metoda Milliken

3.2.1. Kratka biografija:

Robert Milliken se je rodil leta 1868 v Illinoisu v družini revnega duhovnika. Otroštvo je preživel v provincialnem mestu Maquoketa, kjer je bilo veliko pozornosti namenjene športu in slabemu poučevanju. Ravnatelj srednje šole, ki je poučeval fiziko, je na primer rekel svojim mladim poslušalcem: »Kako je mogoče iz valov narediti zvok? Neumnost, fantje, vse je neumnost!«

Oberdeen College ni bil nič boljši, toda Milliken, ki ni imel finančne podpore, je moral sam poučevati fiziko na srednji šoli. V Ameriki sta takrat obstajala samo dva učbenika fizike, prevedena iz francoščine, in nadarjeni mladenič ju ni imel težav preučiti in uspešno poučevati. Leta 1893 je vstopil na univerzo Columbia, nato pa je odšel na študij v Nemčijo.

Milliken je bil star 28 let, ko je prejel ponudbo A. Michelsona, da prevzame mesto asistenta na Univerzi v Chicagu. Sprva se je tu ukvarjal skoraj izključno s pedagoškim delom, šele pri štiridesetih letih pa je začel znanstveno raziskovati, kar mu je prineslo svetovno slavo.

3.2.2. Prve izkušnje in rešitve težav:

Prvi poskusi so se skrčili na naslednje. Med ploščama ploščatega kondenzatorja, na katerega je bila priključena napetost 4000 V, je nastal oblak, sestavljen iz kapljic vode, naloženih na ione. Najprej so opazili padanje vrha oblaka v odsotnosti električnega polja. Potem je nastal oblak, medtem ko je bila napetost vključena. Padec oblaka se je zgodil pod vplivom gravitacije in električne sile.
Razmerje sile, ki deluje na kapljico v oblaku, in hitrosti, ki jo ta pridobi, je v prvem in drugem primeru enako. V prvem primeru je sila enaka mg, v drugem mg + qE, kjer je q naboj kapljice, E je električna poljska jakost. Če je hitrost v prvem primeru enaka υ 1 v drugem υ 2, potem

Če poznamo odvisnost hitrosti padanja oblaka υ od viskoznosti zraka, lahko izračunamo zahtevani naboj q. Vendar ta metoda ni zagotovila želene natančnosti, ker je vsebovala hipotetične predpostavke, na katere eksperimentator ni mogel vplivati.

Za povečanje natančnosti meritev je bilo treba najprej poiskati način, kako upoštevati izhlapevanje oblaka, do katerega je neizogibno prišlo med postopkom merjenja.

Ko je razmišljal o tem problemu, je Millikan prišel do klasične metode spuščanja, ki je odprla vrsto nepričakovanih možnosti. Zgodbo o izumu bomo prepustili avtorju samemu:
»Ker sem ugotovil, da je hitrost izhlapevanja kapljic neznana, sem poskušal najti metodo, ki bi popolnoma odpravila to negotovo vrednost. Moj načrt je bil naslednji. V prejšnjih poskusih je lahko električno polje le rahlo povečalo ali zmanjšalo hitrost padanja vrha oblaka pod vplivom gravitacije. Zdaj sem želel to polje toliko okrepiti, da bi zgornja površina oblaka ostala na konstantni višini. V tem primeru je postalo mogoče natančno določiti hitrost izhlapevanja oblakov in jo upoštevati pri izračunih.«

Za uresničitev te ideje je Millikan zasnoval majhno baterijo za ponovno polnjenje, ki je proizvedla napetost do 10 4 V (za tisti čas je bil to izjemen dosežek eksperimentatorja). Moralo je ustvariti dovolj močno polje, da je oblak obdržal viseče, kot "Mohamedova krsta". "Ko sem imel vse pripravljeno," pravi Milliken, in ko je oblak nastal, sem obrnil stikalo in oblak je bil v električnem polju. In v tistem trenutku se je stopil pred mojimi očmi, z drugimi besedami, od celega oblaka ni ostal niti košček, ki bi ga lahko opazovali s pomočjo kontrolnega optičnega instrumenta, kot je to storil Wilson in sem nameraval. Kot se mi je sprva zdelo, je izginotje oblaka brez sledu v električnem polju med zgornjo in spodnjo ploščo pomenilo, da se je poskus končal brez rezultatov ...« Vendar, kot se je pogosto zgodilo v zgodovini znanosti, je neuspeh dal vzpon na novo idejo. To je privedlo do znane metode padca. »Ponavljajoči se poskusi,« piše Millikan, »so pokazali, da potem, ko se oblak razprši v močnem električnem polju, na svojem mestu razločiti je bilo več posameznih vodnih kapljic«(poudarek dodal jaz - V.D.). "Neuspešen" poskus je privedel do odkritja možnosti ohranjanja posameznih kapljic v ravnovesju in opazovanja le-teh precej dolgo časa.

Toda med opazovanjem se je masa kapljice vode zaradi izhlapevanja močno spremenila in Millikan je po večdnevnem iskanju prešel na poskuse s kapljicami olja.

Eksperimentalni postopek se je izkazal za preprostega. Adiabatna ekspanzija tvori oblak med ploščama kondenzatorja. Sestavljen je iz kapljic z naboji različnih velikosti in predznakov. Ko je električno polje vklopljeno, kapljice z naboji, ki so enaki naboju zgornje plošče kondenzatorja, hitro padejo, kapljice z nasprotnim nabojem pa zgornja plošča privlači. Toda določeno število kapljic ima tolikšen naboj, da je sila gravitacije uravnotežena z električno silo.

Po 7 ali 8 minutah. oblak se razprši in v vidnem polju ostane majhno število kapljic, katerih naboj ustreza prikazanemu ravnovesju sil.

Millikan je opazil te kapljice kot izrazite svetle pike. »Zgodovina teh kapljic običajno poteka takole,« piše, »v primeru rahle prevlade gravitacije nad silo polja začnejo počasi padati, a ker postopoma izhlapevajo, se njihovo gibanje navzdol kmalu ustavi in se ostati negiben za precej dolgo časa. Nato začne polje prevladovati in kapljice se začnejo počasi dvigovati. Ob koncu njihove življenjske dobe v prostoru med ploščama postane to gibanje navzgor zelo močno pospešeno in z veliko hitrostjo jih privlači zgornja plošča.«

3.2.3. Opis namestitve:

Diagram Millikanove instalacije, s katero so leta 1909 dosegli odločilne rezultate, je prikazan na sliki 17.

V prostor C smo postavili ploščat kondenzator iz okroglih medeninastih ploščic M in N s premerom 22 cm (razdalja med njima je bila 1,6 cm). Na sredini zgornje plošče je bila narejena majhna luknja p, skozi katero so tekle kapljice olja. Slednji so nastali z vbrizgavanjem curka olja s pomočjo razpršilca. Zrak smo predhodno očistili prahu tako, da smo ga spustili skozi cev s stekleno volno. Oljne kapljice so imele premer približno 10 -4 cm.

Napetost 10 4 V je bila dovedena iz baterije B na plošče kondenzatorja. S pomočjo stikala je bilo mogoče na kratko skleniti plošče in to bi uničilo električno polje.

Kapljice olja, ki so padle med plošči M in N, je osvetlil močan vir. Obnašanje kapljic smo opazovali pravokotno na smer žarkov skozi teleskop.

Ione, potrebne za kondenzacijo kapljic, so ustvarili s sevanjem kosa radija, ki tehta 200 mg, ki se nahaja na razdalji 3 do 10 cm ob strani plošč.

S pomočjo posebne naprave je spuščanje bata razširilo plin. 1–2 s po ekspanziji je bil radij odstranjen ali zakrit s svinčenim zaslonom. Nato se je vklopilo električno polje in začelo se je opazovanje kapljic v teleskop. Cev je imela skalo, na kateri je bilo mogoče šteti pot, ki jo je kapljica prehodila v določenem času. Čas se je beležil z natančno uro s ključavnico.

Med svojimi opazovanji je Millikan odkril pojav, ki je služil kot ključ do cele serije poznejših natančnih meritev posameznih elementarnih nabojev.

»Med delom na visečih kapljicah,« piše Millikan, »sem jih večkrat pozabil zaščititi pred radijevimi žarki. Nato sem slučajno opazil, da je katera od kapljic občasno spremenila svoj naboj in se začela premikati vzdolž polja ali proti njemu, pri čemer je očitno zajela v prvem primeru pozitivni, v drugem primeru pa negativni ion. S tem se je odprla možnost zanesljivega merjenja ne le nabojev posameznih kapljic, kot sem to počel do tedaj, ampak tudi naboja posameznega atmosferskega iona.

Pravzaprav bi lahko z dvakratnim merjenjem hitrosti iste kapljice, enkrat pred in enkrat po zajetju iona, očitno popolnoma izključil lastnosti kapljice in lastnosti medija ter deloval z vrednostjo, ki je sorazmerna samo z nabojem ujetega iona."

3.2.4. Osnovni izračun stroškov:

Osnovni naboj je izračunal Millikan na podlagi naslednjih premislekov. Hitrost kapljice je sorazmerna s silo, ki deluje nanjo, in ni odvisna od naboja kapljice.
Če je kapljica padla med plošči kondenzatorja pod vplivom gravitacije samo s hitrostjo v, potem

Ko je vklopljeno polje, usmerjeno proti gravitaciji, bo delujoča sila razlika qE - mg, kjer je q naboj kapljice, E je modul poljske jakosti.

Hitrost padca bo enaka:

υ 2 =k(qE-mg) (2)

Če enakost (1) delimo z (2), dobimo

Od tukaj

Naj kapljica zajame ion in njen naboj postane enak q", hitrost gibanja pa υ 2. Naboj tega zajetega iona označimo z e.

Potem je e = q"- q.

Z uporabo (3) dobimo

Vrednost je konstantna za dani padec.

3.2.5. Zaključki Millikanove metode

Posledično bo vsak naboj, ki ga zajame kapljica, sorazmeren z razliko v hitrosti (υ " 2 - υ 2), z drugimi besedami, sorazmeren s spremembo hitrosti kapljice zaradi zajemanja iona! Torej, Merjenje elementarnega naboja se je zmanjšalo na merjenje poti, ki jo je prepotovala kapljica, in časa, v katerem je bila ta pot prevožena, so pokazala veljavnost formule (4). !Naboji e, 2e, 3e, 4e itd.

»V mnogih primerih,« piše Millikan, »je padec opazoval pet ali šest ur in v tem času ni zajel osem ali deset ionov, ampak jih je bilo na stotine. Skupaj sem opazoval zajemanje več tisoč ionov na ta način in v vseh primerih je bil zajeti naboj... bodisi natanko enak najmanjšemu od vseh zajetih nabojev ali pa je bil enak majhnemu celemu večkratniku tega vrednost. To je neposreden in neizpodbiten dokaz, da elektron ni "statistično povprečje", ampak da so vsi električni naboji na ionih popolnoma enaki naboju elektrona ali pa predstavljajo majhne cele večkratnike tega naboja.

Tako je atomičnost, diskretnost ali v sodobnem jeziku kvantizacija električnega naboja postala eksperimentalno dejstvo. Zdaj je bilo pomembno pokazati, da je elektron tako rekoč vseprisoten. Vsak električni naboj v telesu katere koli narave je vsota istih elementarnih nabojev.

Millikanova metoda je omogočila nedvoumen odgovor na to vprašanje. V prvih poskusih so bili naboji ustvarjeni z ionizacijo nevtralnih plinskih molekul s tokom radioaktivnega sevanja. Izmerili smo naboj ionov, ki so jih ujeli kapljice.

Ko tekočino popršimo z razpršilko, se kapljice zaradi trenja naelektrijo. To je bilo dobro znano že v 19. stoletju. Ali so ti naboji tudi kvantizirani, kot naboji ionov? Millikan kapljice po pršenju »obteži« in izmeri naboje na zgoraj opisan način. Izkušnje razkrivajo enako diskretnost električnega naboja.

Millikan s škropljenjem kapljic olja (dielektrik), glicerina (polprevodnik), živega srebra (prevodnik) dokazuje, da so naboji na telesih katere koli fizične narave v vseh primerih brez izjeme sestavljeni iz posameznih elementarnih delov strogo konstantne velikosti. Leta 1913 je Millikan povzel rezultate številnih poskusov in dal naslednjo vrednost za elementarni naboj: e = 4,774. 10-10 enot Zaračunavanje SGSE. Tako je nastala ena najpomembnejših konstant sodobne fizike. Določanje električnega naboja je postalo preprost aritmetični problem.

3.4 Comptonova slikovna metoda:

Odkritje C.T.R. je imelo pomembno vlogo pri krepitvi ideje o resničnosti elektrona. Wilson, učinek kondenzacije vodne pare na ione, kar je vodilo do možnosti fotografiranja sledi delcev.

Pravijo, da A. Compton med predavanjem ni mogel prepričati skeptičnih poslušalcev o resničnosti obstoja mikrodelcev. Vztrajal je, da bo verjel šele, ko jih bo videl na lastne oči.
Nato je Compton pokazal fotografijo s sledjo delcev alfa, poleg katere je bil prstni odtis. "Ali veš, kaj je to?" - je vprašal Compton. "Prst," je odgovoril poslušalec. "V tem primeru," je slovesno rekel Compton, "je ta svetleči trak delec."
Fotografije elektronskih sledi niso le pričale o resničnosti elektronov. Potrdili so domnevo o majhnosti elektronov in omogočili primerjavo rezultatov teoretičnih izračunov, ki so vključevali radij elektrona, z eksperimentom. Eksperimenti, ki so se začeli z Lenardovim raziskovanjem prodorne moči katodnih žarkov, so pokazali, da zelo hitri elektroni, ki jih oddajajo radioaktivne snovi, ustvarjajo sledi v plinu v obliki ravnih črt. Dolžina sledi je sorazmerna z energijo elektrona. Fotografije sledi visokoenergijskih α-delcev kažejo, da so sledi sestavljene iz velikega števila točk. Vsaka pika je vodna kapljica, ki se pojavi na ionu, ki nastane kot posledica trka elektrona z atomom. Če poznamo velikost atoma in njegovo koncentracijo, lahko izračunamo število atomov, skozi katere mora preiti delec α na določeni razdalji. Preprost izračun pokaže, da mora delec alfa prepotovati približno 300 atomov, preden na svoji poti naleti na enega od elektronov, ki sestavljajo lupino atoma, in povzroči ionizacijo.

To dejstvo prepričljivo kaže, da je prostornina elektronov zanemarljiv del prostornine atoma. Tir elektrona z nizko energijo je ukrivljen, zato je počasen elektron odklonjen zaradi znotrajatomskega polja. Na svoji poti povzroči več ionizacijskih dogodkov.

Iz teorije sipanja lahko pridobimo podatke za oceno odklonskih kotov v odvisnosti od energije elektronov. Ti podatki so dobro potrjeni z analizo realnih sledi, ki so utrdile idejo o elektronu kot najmanjšem delcu snovi.

Zaključek:

Merjenje elementarnega električnega naboja je odprlo možnost natančnega določanja številnih pomembnih fizikalnih konstant.
Poznavanje vrednosti e samodejno omogoča določitev vrednosti temeljne konstante – Avogadrove konstante. Pred Millikanovimi poskusi so obstajale le grobe ocene Avogadrove konstante, ki jih je podala kinetična teorija plinov. Te ocene so temeljile na izračunih povprečnega polmera molekule zraka in so se spreminjale v precej širokem razponu od 2. 10 23 do 20 . 10 23 1/mol.

Predpostavimo, da poznamo naboj Q, ki je šel skozi raztopino elektrolita, in količino snovi M, ki se je naložila na elektrodo. Če je torej naboj iona Ze 0 in njegova masa m 0, enakost velja

Če je masa odložene snovi enaka enemu molu,

potem je Q = F- Faradayeva konstanta in F = N 0 e, iz česar:

Očitno je natančnost določanja Avogadrove konstante določena z natančnostjo, s katero se meri naboj elektrona. Praksa je zahtevala povečanje natančnosti določanja osnovnih konstant in to je bila ena od spodbud za nadaljnje izboljševanje metodologije merjenja kvanta električnega naboja. To delo, ki je zdaj izključno meroslovne narave, se nadaljuje še danes.

Najbolj natančne vrednosti so trenutno:

e = (4,8029±0,0005) 10 -10. enote dajatev SGSE;

N 0 = (6,0230±0,0005) 10 23 1/mol.

Če poznamo N o, je mogoče določiti število molekul plina v 1 cm 3, saj je prostornina, ki jo zaseda 1 mol plina, že znana konstantna vrednost.

Poznavanje števila molekul plina v 1 cm 3 je omogočilo določitev povprečne kinetične energije toplotnega gibanja molekule. Končno lahko iz naboja elektrona določimo Planckovo konstanto in Stefan-Boltzmannovo konstanto v zakonu toplotnega sevanja.