Олупроводник — материал, электрические свойства которого в сильной степени зависят от концентрации в нём химических примесей и внешних условий (температура, излучение и пр.) . Полупроводники – вещества, которые по своей удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения. Полупроводниками являются вещества, ширина запрещённой зоны которых составляет 0-6 электрон-вольта, например, алмаз можно отнести к широкозонным полупроводникам, а InAs к узкозонным.
Чтобы решить эту задачу, мы воспользуемся формулой, связывающей величину поляризационной емкости, заряд и разность потенциалов:
C = Q / V,
где C - поларизационная емкость, Q - заряд, V - разность потенциалов.
В нашей задаче дана поларизационная емкость клеточной мембраны (C = 2 мкФ/см^2) на каждый см^2 ее поверхности. Нам нужно найти величину заряда (Q), сосредоточенного на поверхности клетки, если разность потенциалов (V) между внутренней и внешней поверхностями мембраны составляет 90 мВ. Площадь поверхности мембраны (S) равна 50 мкм^2.
Для начала переведем единицы измерения в систему СИ:
C = 2 мкФ/см^2 = 2 * 10^-6 Ф / (10^-2 м)^2 = 2 * 10^-6 Ф / 10^-4 м^2 = 2 * 10^-6 Ф / 10^-4 Кл/В = 2 * 10^-6 Кл/В.
Теперь подставим значения в формулу и найдем величину заряда:
Q = C * V = 2 * 10^-6 Кл/В * 90 * 10^-3 В = 180 * 10^-9 Кл.
Ответ: величина заряда, сосредоточенного на поверхности клетки, составляет 180 нКл.
Далее, нам нужно найти количество ионов на поверхности клетки, если все ионы одновалентные. Зная, что 1 кулон заряда содержит примерно 6.242 * 10^18 одновалентных зарядов, мы можем найти количество ионов.
Для того чтобы расплавить лед, нужно нагреть его до температуры плавления и расплавить, соответственно Q=Q1+Q2
Q1=cm(t2-t1)
Q2=лямбда×m
Q1=2100 Дж/кг×С × 5 кг ×10С=105 кДж
Q2=340000 Дж/кг×5 кг=1700000 Дж=1700 кДж
Q=1805 кДж= 1805000 Дж
ответ: 1805000 Дж