Yüksek enerji ve plazma fiziği nedir? Çözümlü Örnekleri

Bir plazma fiziği deneyinde, sıcaklığı \( T = 1.0 \times 10^8 \, K \) olan bir hidrojen plazması bulunmaktadır. Bu sıcaklıkta, bir hidrojen iyonunun (proton) ortalama termal kinetik enerjisi nedir? (Boltzmann sabiti \( k_B = 1.38 \times 10^{-23} \, J/K \) )

💡 Bir parçacığın ortalama termal kinetik enerjisi, \( \langle E_k \rangle = \frac{3}{2} k_B T \) formülü ile hesaplanır. Burada \( T \) mutlak sıcaklık ve \( k_B \) Boltzmann sabitidir.

• ➡️ Adım 1: Formülü yazalım: \( \langle E_k \rangle = \frac{3}{2} k_B T \)
• ➡️ Adım 2: Verilen değerleri yerine koyalım: \( \langle E_k \rangle = \frac{3}{2} \times (1.38 \times 10^{-23} \, J/K) \times (1.0 \times 10^8 \, K) \)
• ➡️ Adım 3: Matematiksel işlemi yapalım: \( \langle E_k \rangle = 1.5 \times 1.38 \times 10^{-15} \, J = 2.07 \times 10^{-15} \, J \)

✅ Sonuç: Bir hidrojen iyonunun ortalama termal kinetik enerjisi \( 2.07 \times 10^{-15} \, J \)'dür. Bu enerji, plazma durumundaki parçacıkların ne kadar yüksek hızlara sahip olduğunu gösterir.