Razón de diferentes tipos de transferencia de energía de dos tipos de colisiones

Question

Según mi libro de física, si un electrón se acelera con 15 MeV (cinética?) energía y chocó en un 100 g térmicamente aislado de cobre de bloque (no sé si el hecho es aislado térmicamente es relevante) la energía de transferencia de energía térmica en el bloque de cobre y el cobre bloque calienta hasta unos pocos grados.

Sin embargo, si yo fuera a chocar en el mismo bloque de cobre con una bola de bolos que viajan con 15 MeV de energía cinética, a continuación, en la que la energía se transfiere en energía cinética en el bloque de cobre y el cobre bloque podría mover.

A mí me parece, que en ambos casos, hay una cosa que se smashing en otra cosa con 15 MeV de energía. Cuando el primero es pequeño (por ejemplo, electrones) la energía se transfiere la energía térmica. Cuando el primero es la ampliación de la energía que se transfiere la energía cinética.

¿Por qué no el electrón la energía se transfiere en energía cinética?

Answer 1

El impulso es transferido en ambos casos (conservación de momento es absoluta), pero ¿cuánto?

Figura el impulso de los dos proyectiles.

• El electrón es totalmente relativista, así que usted consigue $$p^2 = E^2 - m^2 = \left(15.0^2 - 0.5^2\right)\,\mathrm{MeV}^2$$ o $p \approx 1.5\times 10^{7}\,\mathrm{eV}$ ($c = 1$unidades, por supuesto).

• La bola de boliche es totalmente clásica, así que usted consigue $$p^2 = 2mE$$ con una misa en la $10^{36}\,\mathrm{eV}$ gama. Por lo $p \approx 6 \times 10^{21}\,\mathrm{eV}$.

La bola de boliche transferencias de aproximadamente 14 órdenes de magnitud más velocidad que la de los electrones!

La energía de los electrones que termina en térmica modos porque no hay otros lugares para ir.

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Pensando de nuevo en unidades mks se deja como ejercicio para el alumno interesado.

Answer 2

Así que voy a tomar una puñalada de un "big picture" punto de vista.

Cuando un electrón golpea el bloque de cobre, es la masa (y el tamaño físico) es considerablemente menor que el tamaño del bloque de cobre. Así que en el momento del impacto, es realmente golpear a lo que se podría considerar como un solo átomo en el bloque.

Ahora, la temperatura es la medida de la energía cinética de las moléculas/átomos. Así que cuando toda la energía cinética de los electrones se convierte (digamos que no hay pérdidas) en la cinética/vibración de la energía del átomo de golpe, que el átomo vibra en la red y esta vibración se distribuye la energía por todo el bloque. Todos los átomos comienzan a vibrar más y esto se mide como el aumento de la temperatura en el bloque.

Un ejemplo de lo que esto parece (esto es un átomo de cobre golpear a un bloque de cobre)[ Wikipedia]:

Como se puede ver, el movimiento de los átomos no es coherente, pero es aleatorio ya que rebote.

Cuando una bola de bolos golpea el bloque, es de la misma/escala mayor que la del bloque, por lo que no es la transferencia de energía cinética de los modos de los átomos. Más bien, es la transferencia de impulso a la cuadra entera y no sólo a la azar vibraciones/traducciones de los átomos en sí. Así que esto hará que la energía cinética del bloque para aumentar, en lugar de la energía interna.

TL;DR: el Electrón es pequeño y se golpea el átomo, la conversión de energía cinética en el movimiento aleatorio/vibración de los átomos en la red. La temperatura se define como el promedio de la energía cinética de los átomos. Bola de boliche es enorme y ofrece una traducción coherente, en lugar de uno aleatorio, para el bloque. Esta es la energía cinética del bloque en lugar de la interna.