تم إلغاء تنشيط البوابة. يُرجَى الاتصال بمسؤول البوابة لديك.

فيديو السؤال: تحديد شبكة السليكون ذات درجة الحرارة الأعلى الفيزياء

يوضح الشكلان الآتيان شبكة من ذرات ‪Si‬‏. أي من الشكلين يوضح الشبكة عند درجة حرارة أعلى؟ [أ] الشكل (أ)، [ب] الشكل ب، [ج] كلا الشكلين يوضحان الشبكة عند نفس درجة الحرارة.

٠٣:٤٧

‏نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكلان الآتيان شبكة من ذرات السليكون. أي من الشكلين يوضح الشبكة عند درجة حرارة أعلى؟ خيارات الإجابة لدينا هي هذه الشبكة المشار إليها هنا بالرمز (أ)، أو هذه الشبكة المشار إليها هنا بالرمز (ب)، أو الخيار(ج) الذي ينص على أن كلا الشكلين يوضحان الشبكة عند نفس درجة الحرارة.

بالنظر إلى العنصر الذي تتكون منه هذه الشبكات، يمكننا أن نتذكر أن ذرة السليكون المتعادلة الواحدة تحتوي على أربعة إلكترونات في غلاف التكافؤ الخاص بها. عندما تكون ذرات السليكون شبكة، تتكون روابط بين الذرات المتجاورة. تتيح هذه الروابط مشاركة إلكترونات التكافؤ بين الذرات المتجاورة. والتأثير الكلي هو أن ذرات السليكون الموجودة داخل الجزء الأكبر من الشبكة، أي تلك الموجودة داخلها، تحتوي الآن على المجموعة الكاملة من إلكترونات التكافؤ الثمانية.

نظرًا لأن السليكون شبه موصل، فإن الإلكترونات الموجودة في غلاف التكافؤ ليست بعيدة جدًّا، من حيث الطاقة، عن أن تصبح إلكترونات موصلة. وهذا يعني أن تحويل إلكترون التكافؤ الموجود في ذرة السليكون إلى إلكترون حر لا يتطلب سوى كمية صغيرة من الطاقة. عادة ما تستمد الطاقة التي تحدث ذلك من الطاقة الحرارية لبيئة شبكة السليكون. وأحد المؤشرات النموذجية على هذه الطاقة هو درجة حرارة الشبكة. عند درجات الحرارة العالية، تزيد الطاقة الحرارية المتاحة للانتقال إلى إلكترونات التكافؤ في الشبكة. وكما رأينا، عندما يحدث ذلك، من المرجح أن يصبح إلكترون التكافؤ إلكترونًا حرًّا، أي يتحرك بحرية عبر الشبكة.

إذا نظرنا إلى الشكل (أ)، فسنجد أن جميع إلكترونات التكافؤ، المشار إليها بنقاط زرقاء صغيرة، مثبتة في مكانها حول كل نواة ذرية. إذا اخترنا إحدى النوى الذرية الداخلية، ولتكن هذه هنا، فسنلاحظ أن هذه النواة تحتوي على واحد، اثنين، ثلاثة، أربعة، خمسة، ستة، سبعة، ثمانية إلكترونات في غلاف التكافؤ. وبالفعل، عندما ننظر عبر جميع الذرات الداخلية في الشبكة الموضحة في الشكل (أ)، نلاحظ أن كل ذرة منها تحتوي أيضًا على ثمانية إلكترونات تكافؤ. إذن، يوضح لنا هذا الشكل شبكة عند درجة حرارة منخفضة للغاية بحيث لا تتحرر أي من إلكترونات التكافؤ لتصبح إلكترونات حرة، كما نرى. إذا كانت الشبكة لا تحتوي على أي إلكترونات حرة، فهذا يشير إلى أن الشبكة عند أدنى درجة حرارة ممكنة، أي الصفر المطلق.

في المقابل، تحتوي الشبكة الموضحة في الشكل (ب) على إلكترونات حرة. على سبيل المثال، نعرف أنه يوجد واحد هنا، لأنه توجد إشارة إلى أنه في حالة حركة، وواحد هنا، والآخر هنا، وهكذا. نلاحظ أنه إلى جانب الإلكترونات الحرة في هذه الشبكة، توجد فجوات أو فراغات. حيث توجد فجوة هنا، وفجوة هنا، وأخرى هنا، وهكذا. تشير الشبكة في الشكل (ب) إلى شبكة عند درجة حرارة عالية بما يكفي لتحرر بعض إلكترونات التكافؤ لتصبح إلكترونات حرة، تاركة وراءها فجوات. يمكننا القول إن هذه الشبكة قد انتقلت إليها طاقة حرارية أكبر، ومن ثم فهي عند درجة حرارة أعلى من درجة حرارة الشبكة الموضحة في الشكل (أ).

إذن، ليس صحيحًا أن كلا الشكلين يوضحان الشبكة عند درجة الحرارة نفسها. وعليه، نختار خيار الإجابة (ب).

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.