Mittlere kinetische Energie des Gases
Neben dem Druck ist die Temperatur (T) eine der Größen, die die makroskopischen Eigenschaften eines Gases beschreiben. Die Gleichung für den Gasdruck wurde im vorliegenden Thema hergeleitet. Theorie der kinetischen Gase erneut geschrieben:
Die im Abschnitt über das ideale Gasgesetz hergeleitete Gleichung lautet erneut:
PV = NkT → Gleichung b
Betrachten wir Gleichung a und Gleichung b. Die linken Seiten sind gleich, während die rechten Seiten nahezu gleich sind. Da die linken Seiten gleich sind, können die beiden Gleichungen kombiniert werden:
Multiplizieren wir die linke und rechte Seite mit 3/2, so ändert diese Gleichung ihre Form zu:
Die Temperatur ist direkt proportional zur mittleren translatorischen kinetischen Energie der Gasteilchen. Je höher die Temperatur, desto größer die mittlere translatorische kinetische Energie; umgekehrt gilt: Je niedriger die Temperatur, desto kleiner die mittlere translatorische kinetische Energie. Daraus lässt sich schließen, dass die Temperatur ein Maß für die mittlere translatorische kinetische Energie der Moleküle ist.
Die Gleichung für die absolute Temperatur in Abhängigkeit von der translatorischen kinetischen Energie² kann in einer anderen Form geschrieben werden:
Zuerst, Translationsenergie ist die kinetische Energie eines Objekts oder Moleküls bei einer Translationsbewegung. Translationsbewegungen können linear, schräg oder parabolisch sein. Ihr Gegenstück ist die Rotationsenergie. Rotationsenergie ist die kinetische Energie eines Objekts oder Moleküls bei einer Rotationsbewegung.
Zweite, Die mittlere translatorische kinetische Energie in der obigen Gleichung gilt nur für einatomige Gase. Beispiele für einatomige Gase sind He (Helium), Ar (Argon) usw. Neben einatomigen Gasen gibt es auch zweiatomige Gase. Ein Beispiel für ein zweiatomiges Gas ist O₂.2 (Sauerstoff), N2 (Stickstoff), CO (Kohlenmonoxid) usw. Es gibt auch mehratomige Gase. Zum Beispiel CO2 (Kohlendioxid) usw. Einatomige Gase bestehen aus nur einem Atom, zweiatomige Gase aus zwei Atomen und mehratomige Gase aus vielen Atomen.
KetigaDie absolute Temperatur muss in Kelvin (K) angegeben werden. Wenn die Temperatur noch in Celsius angegeben ist (oC), wandeln Sie es zuerst in die Kelvin-Skala (K) um.
Vierte, Die Gleichungen 1 und 2 oben gelten nicht nur für gasförmige Stoffe, sondern auch für Flüssigkeiten und gasförmige Stoffe.
Problembeispiel:
Wie hoch ist die durchschnittliche translatorische kinetische Energie der Moleküle in einem Gas bei 40 °C? oC?
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