Атом не излучает, почему? Откуда тогда энергия на движение электронов? Или возможно движение без потерь, КПД = 100%?
>Атом не излучает, почему?
*****
Потому что атом – квантовая система, т. е. излучение и поглощение энергии возможно только порциями (квантами) . Чтобы заставить атом излучать, надо затратить работу по переходу электрона на одно из возбуждённых состояний; после этого атом сможет излучать – переходя обратно в начальное состояние. А классическим способом атом не может излучать по двум причинам: 1) движение электронов носит весьма специфический характер, его трудно представить и нельзя описать с помощью классических траекторий; 2) движение электронов хаотично, среднее значение скорости равно нулю, т. е. импульс частиц не переносится (однако среднее значение квадрата скорости отлично от нуля, поэтому у движущихся электронов есть средняя кинетическая энергия) .
>Откуда тогда энергия на движение электронов?
*****
Прежде всего - из принципа неопределённости. Именно он «обрекает» электроны (да и ядра тоже) на бесконечное движение. Остановится - значит нарушить этот фундаментальный закон природы. Кроме того - из закона сохранения энергии. Электроны в атоме характеризуются средними значениями кинетической и потенциальной энергии, они «уравновешивают» друг друга, подчиняясь теореме вириала. Это строгий результат, полученный методами, подтверждёнными экспериментально. Сумма этих энергий возникла в момент сотворения атома и - должна сохраняться. Так что если на атом не действовать внешним возмущением, в основном состоянии он будет пребывать очень долго (пока не распадётся ядро, например) , так как без действия извне ни излучать, ни поглощать энергию атом не может.
>Или возможно движение без потерь, КПД = 100%?
******
Электроны в атоме (в основном состоянии) не совершают полезную работу. В этом смысле у них нулевой КПД.
Электроны в атоме НЕ ДВИЖУТСЯ. А поэтому и не излучают. Они там размазаны по некоторой поверхности, форма которой находится из решения уравнения Шрёдингера для атома. И один из постулатов, на которых основана квантовая механика, - это как раз постулат о существовании дискретных устойчивых орбиталей (не "орбит"!), на которых электрон может НАХОДИТЬСЯ (а не двигаться по ним! ) сколь угодно долго. При этом каждой орбитали (= каждому разрешённому состояни ю электрона) соответствует свой уровннь энергии. И излучение энергии, как оказывается, вызывается не "движением" электрона - он не движется - а изменением его энергии. То есть переходом с одного энергетического уровня на другой.
"Движение без потерь" и "кпд = 100%" - это РАЗНЫЕ вещи. При движении без потерь не совершается работа (раз нет потерь) и не затрачивается энергия (по той же причине) - а значит, там вообще нельзя говорить о кпд.
Затраты энергии нужны только на ИЗМЕНЕНИЕ характера движения, например на переход электрона из одного состояния в другое. Пока электроны не меняют своих состояний, атом не поглощает и не излучает энергию.
Этот вопрос идейно связан ещё с одним, который сильно беспокоил физиков доквантовой эпохи. Согласно классической модели атома, электроны вращаются вокруг ядра по круговым (или эллиптическим) орбитам, то есть имеют центростремительное ускорение. Согласно электродинамике Максвелла, заряд, движущийся с ускорением, излучает электромагнитные волны, то есть электрон должен растерять свою энергию и упасть на ядро. Эта проблема давно уже снята квантовой механикой. Электроны в ней НЕ описываются как шарики, летающие по кругу.
Эх, не могли полгода назад спросить! Как красиво я бы Вам объяснила!
Но сейчас могу посоветовать Вам очень интересную и понятную книгу про это и про начала атомной физики вообще: Рут Мур "Нильс Бор -- человек и учёный".
Написана она для взрослых, не примитив. Не художественная. Биографическая. Но законы "жизни" атомов со всеми его "ингредиентами" изложены научно-популярно.
А вот насчёт того, что КПД должно тогда, якобы, быть 100 % -- совсем нет, п. ч. законы обычной физики, как ни странно, на ядро атома не распространяются. Ядерная физика -- совсем другие законы имеет.
A электроны в атоме и не движутся, так чего ему излучать?