Радиус алюминиевого шарика равен 3,0 мм. Пусть каждый атом алюминия отдал в общее пользование по одному валентному электрону. Рассчитайте, из какого числа свободных электронов состоит «электронный газ» в этом шарике (плотность алюминия равна 2,70 г/см3).
от

1 Ответ

дано:  
радиус алюминиевого шарика (r) = 3,0 мм = 0,003 м (переведем в СИ)  
плотность алюминия (ρ) = 2,70 г/см³ = 2700 кг/m³ (переведем в СИ)  
молярная масса алюминия (M) = 27 г/моль = 0,027 кг/моль  

найти:  
число свободных электронов в шарике (N_e)  

решение:  
1. Рассчитаем объем алюминиевого шарика:  
V = (4/3) * π * r³  
V = (4/3) * π * (0,003 м)³  
V ≈ 3,77 x 10⁻²⁷ м³  

2. Рассчитаем массу алюминиевого шарика:  
m = ρ * V  
m = 2700 кг/m³ * 3,77 x 10⁻²⁷ м³  
m ≈ 1,016 x 10⁻²³ кг  

3. Рассчитаем количество молей алюминия в шарике:  
n = m / M  
n = 1,016 x 10⁻²³ кг / 0,027 кг/моль  
n ≈ 3,76 x 10⁻² моль  

4. Найдем общее количество атомов алюминия в шарике:  
N_total = n * N_A  
где N_A = 6,022 x 10²³ ат/моль  
N_total ≈ 3,76 x 10⁻² моль * 6,022 x 10²³ ат/моль  
N_total ≈ 2,26 x 10²² ат  

5. Так как каждый атом алюминия отдает один валентный электрон, то число свободных электронов равно количеству атомов:  
N_e = N_total  
N_e ≈ 2,26 x 10²²  

ответ:  
в «электронном газе» алюминиевого шарика состоит примерно 2,26 x 10²² свободных электронов.
от