Physikaufgabe - Massenspektroskop

Mini · Gast

Meine Frage:
Hallo,
wenn sich in einem Massenspektroskop Kaliumionen auf einer halbkreisbahn bewegen, wie kann ich die masse berechnen?
ich habe die formel gefunden: m=(e*v*B*r)/v

Meine Ideen:
ich habe die formel gefunden: m=(e*v*B*r)/v

jedoch ist nur B und r gegeben. wie komme ich an e und die geschwindigkeit v?

außerdem ist noch gegeben E= 10 V/m

dermeister · Anmeldungsdatum: 02.05.2011 Beiträge: 262

Spannt man da nicht normalerweise einen Wienschen Geschwindigkeitsfilter vor?

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Was ist eigentlich gegeben / gemessen, was gesucht? grübelnd

Mini · Gast

Also gegeben ist:
E= 10 V/m
r=11 cm
B=0,6 T

Gesucht: m

und es sind Kaliumionen, die positiv geladen sind.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Die Masse von Kaliumionen ist gesucht, hm.
Als Laie noch die Frage, woher diese kommen, ehe sie wohl beschleunigt werden.
(Ladung ergibt sich aus der Ionisation und v im wesentlichen durch die Beschleunigung im E - Feld.)

Mini · Gast

ich hab keine ahnung, woher diese ionen kommen...

und welche formel muss ich nun benutzen?

Brot · Anmeldungsdatum: 08.10.2009 Beiträge: 374 Wohnort: Dresden

Hast du zu dieser Aufgabe eine Skizze?

Es ist wahrscheinlich ein Geschwindigkeitsfilter vorgeschaltet, wie dermeister schon bemerkte. Dort gehört dann die gegebene elektrische Feldstärke hin. Falls das so sein sollte, kannst du damit die Geschwindigkeit bestimmen. Allerdings sind das nur Vermutungen.

Wenn du mehr Informationen hast, dann teile sie mit uns. Dadurch erhöht sich auch die Wahrscheinlichkeit, dass dir jemand hilft. Manche schrecken davor zurück, dem Fragenden noch nötige Informationen aus der Nase ziehen zu müssen. smile

Mini · Gast

ja, ich denke auch, dass da so ein geschwindigkeitsfilter ist. das problem ist, mehr informationen habe ich nicht. Augenzwinkern

Brot · Anmeldungsdatum: 08.10.2009 Beiträge: 374 Wohnort: Dresden

Schau mal hier:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4f/Wienscher_geschwindigkeitsfilter_massenspektroskopie.svg/220px-Wienscher_geschwindigkeitsfilter_massenspektroskopie.svg.png

Aber Vorsicht: Die Skizze gilt für ein negativ geladenes Teilchen. Das Prinzip ist für ein positiv geladenes Ion aber gleich.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Brot · Anmeldungsdatum: 08.10.2009 Beiträge: 374 Wohnort: Dresden

Wenn es sich wirklich um die Anordnung, wie sie in der Skizze oben dargestellt ist, handelt, dann gilt Folgendes:

Durch den Geschwindigkeitsfilter passieren nur Teilchen den Teil nach der Blende, die geradlinig fliegen. Das gilt nur für die Teilchen, für die die Ablenkung, die durch das Magnetfeld verursacht wird, durch das elektrische Feld genau kompensiert wird. Daraus kannst du eine Beziehung für die Geschwindigkeit ableiten.

Die Ladung des Ions ist - wie du weißt - positiv. Elektrische Ladungen treten immer als Vielfache der Elementarladung e auf. Welche positiven Ladungen kann ein Kalium-Ion haben?

Wenn du das mit deinen ersten Überlegungen zusammen bringst, kannst du die Aufgabe lösen.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Brot · Anmeldungsdatum: 08.10.2009 Beiträge: 374 Wohnort: Dresden

Krinsekatze · Anmeldungsdatum: 10.06.2011 Beiträge: 155 Wohnort: Mannheim

also eigentlich ist die aufgabe recht leicht zu lösen.

bei einem Massenspektroskop ist der wichtigste teil der Geschwindigkeitsfilter(Wiensche Filter)

dieser besteht aus einem kondensator, dessen elektrisches feld nochmal durch ein magnetisches feld gekreuzt wir.
Abbildung:
http://www.phynet.de/upload/E-Lehre%20-%20Geschwindigkeitsfilter.png

dein Ion kann diese Anordnung nur durchfliegen, wenn

und

so jetzt löst du diese gleichung nach v auf und schon hasst du die geschwindigkeit

und um jetzt die masse herauszufinden, brauchst das zweite magnetfeld, dass sich hinter dem filter befindet
hier fliegt jetzt dein ion mit der von dir errechnetetn geschwindigkeit hinein

jetzt muss man nurnoch wissen, dass die Lorentzkraft als Zentripetalkraft wirkt und jetzt kannst du diese beiden wieder gleichsetzen und nach m auflösen.

so nach m auflösen, das wars

lg dennis

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Krinsekatze · Anmeldungsdatum: 10.06.2011 Beiträge: 155 Wohnort: Mannheim

ja das kann gut sein.

ich habe es selbst nicht nachgerechnet.

wichtig ist doch aber der lösungsweg.

wenn das wirklich stimmt was du sagst dann sind die werte entweder falsch, oder schlecht gewählt. vier zehnerpotenzen ist dann schon eine große abweichung, besonders bei diesen kleinen massen.

lg Dennis

Krinsekatze · Anmeldungsdatum: 10.06.2011 Beiträge: 155 Wohnort: Mannheim

ja das kann gut sein.

ich habe es selbst nicht nachgerechnet.

wichtig ist doch aber der lösungsweg.

wenn das wirklich stimmt was du sagst dann sind die werte entweder falsch, oder schlecht gewählt. vier zehnerpotenzen ist dann schon eine große abweichung, besonders bei diesen kleinen massen.

lg Dennis

Mini · Gast

Das ist super, vielen Dank! :-) !!!

Ich habe jetzt alle Formeln und so weiter umgestellt, nur woher bekomme ich Q eines Kaliumions? ich habe schon gegoogelt und in meiner formelsammlung geschaut, jedoch nichts gefunden...

Mini · Gast

achja und sry, es waren wirklich E=10 V/m ;-)

Mini · Gast

Krinsekatze · Anmeldungsdatum: 10.06.2011 Beiträge: 155 Wohnort: Mannheim

naja wenn du dir die hauptgruppe anschaust in der kalium im periodensystem steht, kannst du ablesen wieviel geladen ein kaliumion sein muss. kalium bildet einfach positive ionen, das bedeutet dass es ein elektron weniger hat

Mini · Gast

kalium ist doch in der 1. hauptgruppe, oder?

hat es dann 19 elektronen? und 19 kann ich dann für Q einsetzen?

Krinsekatze · Anmeldungsdatum: 10.06.2011 Beiträge: 155 Wohnort: Mannheim

warte kurz ich rechne mal schnell und sag dir dann bescheid

welche klasse gehst du??

Krinsekatze · Anmeldungsdatum: 10.06.2011 Beiträge: 155 Wohnort: Mannheim

also irgendwas ist da bei den einheiten nich ganz in ordnung

da kommt was komisches raus. sogar schon bei der geschwindigkeit.

aber der rechenweg ist sicher richtig

Krinsekatze · Anmeldungsdatum: 10.06.2011 Beiträge: 155 Wohnort: Mannheim

also wie viele elektronen es hat ist egal. wichtig ist nur dass es als ion eines weniger hat als vorher.

damit weisst du ja dann die ladung

du musst also nur wissen wie viel ladung ein elektron hat und dann weisst du wie stark das kaliumion geladen ist

Mini · Gast

achso, weil ein ion ja positiv geladen ist, und so ein proton statt ein elektron hat? also hat es dann 18 elektronen?

achso, aber eig. brauch ich nur die ladung eines elektrons? oder das mal 18?

Krinsekatze · Anmeldungsdatum: 10.06.2011 Beiträge: 155 Wohnort: Mannheim

also das Kaliumatom ist ungeladen hat also 0 coulomb

nimmst du jetzt ein elektron mit der ladung von -1,602*10^-19c weg, dann fehelen dem atom ja 1,602*10^-19 c

folglich ist dann diese die ladung, die ladung des ions. verstanden? du musst diese ladung dann nicht nochmal mit irgendwas multiplizieren

Mini · Gast

ja, jetzt hab ich es verstanden.;-) Vielen dank allen! :-)

Krinsekatze · Anmeldungsdatum: 10.06.2011 Beiträge: 155 Wohnort: Mannheim

freut mich Augenzwinkern

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Krinsekatze · Anmeldungsdatum: 10.06.2011 Beiträge: 155 Wohnort: Mannheim

ja ich hab mich verschrieben meinte die zahl vor der einheit bei der elektrischen feldstärke oder die potenz.

das ergebnis ist nämlic nicht genau

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861