Gennemsnitlig kinetisk energi af gas
Udover tryk er temperaturen (T) en af de størrelser, der angiver gassens makroskopiske egenskaber. Gastrykligningen, der er udledt i emnet om den kinetiske gasteori, skrives igen:
Idealgaslovligningen, der er udledt i emnet om idealgasloven, skrives igen:
PV = NkT → Ligning b
Betragt ligning a og ligning b. Venstre sider er lige store, mens højre sider er næsten lige store. Da venstre sider er lige store, kan de to ligninger kombineres:
Hvis vi ganger venstre og højre side med 3/2, ændrer denne ligning sin form til:
Temperaturen er direkte proportional med den gennemsnitlige translationelle kinetiske energi af gasmolekyler. Jo højere temperaturen er, desto større er den gennemsnitlige translationelle kinetiske energi, og omvendt, jo lavere temperaturen er, desto mindre er den gennemsnitlige translationelle kinetiske energi. Vi kan konkludere, at temperaturen er et mål for molekylernes gennemsnitlige translationelle kinetiske energi.
Ligningen for absolut temperatur vs. translationel kinetisk energi 2 kan skrives på en anden form:
For det første er translationel kinetisk energi den kinetiske energi, som et objekt eller molekyle besidder, når det undergår translationel bevægelse. Translationel bevægelse kan være lineær, skrå eller parabolsk. Dens modstykke er rotationel kinetisk energi. Rotationel kinetisk energi er den kinetiske energi, som et objekt eller molekyle besidder, når det undergår rotationel bevægelse.
For det andet gælder den gennemsnitlige translationelle kinetiske energi i ovenstående ligning kun for monatomiske gasser. Eksempler på monatomiske gasser er He (helium), Ar (argon) osv. Ud over monatomiske gasser findes der også diatomiske gasser. Eksempler på diatomiske gasser er O2 ( ilt), N2 ( nitrogen), CO (kulilte) osv. Der findes også polyatomiske gasser. For eksempel CO2 ( kuldioxid) osv. Monatomiske gasser består af kun ét atom, diatomiske gasser består af to atomer, og polyatomiske gasser består af mange atomer.
For det tredje skal den absolutte temperatur udtrykkes i K-skalaen (K). Hvis temperaturen stadig er i Celsius-skalaen ( ° C), skal den først omregnes til Kelvin-skalaen (K).
For det fjerde gælder ligning 1 og ligning 2 ovenfor ikke kun for gasformige stoffer, men også for væsker og gasformige stoffer.
Eksempel på problemer:
Hvad er den gennemsnitlige translationelle kinetiske energi af molekylerne i en gas ved 40 ° C?
Diskussion
