Средна кинетична енергия на газа
Освен налягането, една от величините, която показва макроскопичните свойства на газа, е температурата (T). Уравнението за налягане на газа, изведено в темата за Кинетичната теория на газовете, се записва отново:
Уравнението на закона за идеалния газ, което е изведено в темата за закона за идеалния газ, се записва отново:
PV = NkT → Уравнение b
Да разгледаме уравнение a и уравнение b. Левите страни са равни, докато десните страни са почти равни. Тъй като левите страни са равни, двете уравнения могат да бъдат комбинирани:
Ако умножим лявата и дясната страна по 3/2, тогава това уравнение ще промени вида си на:
Температурата е правопропорционална на средната транслационна кинетична енергия на газовите молекули. Колкото по-висока е температурата, толкова по-голяма е средната транслационна кинетична енергия и обратно, колкото по-ниска е температурата, толкова по-малка е средната транслационна кинетична енергия. Можем да заключим, че температурата е мярка за средната транслационна кинетична енергия на молекулите.
Уравнението на абсолютната температура спрямо транслационната кинетична енергия 2 може да се запише в различна форма:
Първо, транслационната кинетична енергия е кинетичната енергия, притежавана от обект или молекула, извършваща транслационно движение. Транслационното движение може да бъде линейно, наклонено или параболично. Нейният еквивалент е ротационната кинетична енергия. Ротационната кинетична енергия е кинетичната енергия, притежавана от обект или молекула, извършваща въртеливо движение.
Второ, средната транслационна кинетична енергия в горното уравнение се отнася само за едноатомни газове. Примери за едноатомни газове са He (хелий), Ar (аргон) и др. В допълнение към едноатомните газове има и двуатомни газове. Примери за двуатомни газове са O2 ( кислород), N2 ( азот), CO (въглероден оксид) и др. Има и многоатомни газове. Например CO2 ( въглероден диоксид) и др. Едноатомните газове се състоят само от един атом, двуатомните газове се състоят от два атома, а многоатомните газове се състоят от много атоми.
Трето , абсолютната температура трябва да бъде изразена в Келвинова скала (K). Ако температурата все още е в Целзиева скала ( ° C), първо я преобразувайте в Келвинова скала (K).
Четвърто, уравнение 1 и уравнение 2 по-горе се отнасят не само за газообразни вещества, но и за течности и газообразни вещества.
Пример за проблеми:
Каква е средната транслационна кинетична енергия на молекулите в газ при 40 ° C?
Дискусия
