Neben dem Druck ist die Temperatur (T) eine der Größen, die den makroskopischen Charakter eines Gases beschreiben. Gleichung für den Gasdruck:
Kombiniere Gleichung 1 und Gleichung 2 :
Dies ist die Gleichung für die mittlere kinetische Energie von Gasen in Abhängigkeit von der absoluten Temperatur des Gases.
Die Temperatur ist direkt proportional zur mittleren Translationsenergie der Gasteilchen. Je höher die Temperatur, desto höher die mittlere Translationsenergie; je niedriger die Temperatur, desto niedriger die mittlere Translationsenergie. Daraus lässt sich schließen, dass die Temperatur ein Maß für die mittlere Translationsenergie der Moleküle ist.
Eine andere Form der Gleichung für die mittlere kinetische Energie eines Gases:
n = Stoffmenge (mol), R = universelle Gaskonstante (R = 8.315 J / mol. K = 8315 kJ / kmol. K), T = absolute Temperatur (Kelvin), EK = mittlere Translationsenergie des Molekülgases (Joule).
k = Boltzmann-Konstante, R = universelle Gaskonstante, NA = Avogadro-Konstante, M = Molekülmasse, m = Masse, n = Stoffmenge.
Zunächst einmal ist die translatorische kinetische Energie die kinetische Energie, die Objekte oder Moleküle besitzen. Translationsbewegungen können geradlinig oder parabolisch erfolgen. Die rotatorische kinetische Energie hingegen ist die kinetische Energie, die Objekte oder Moleküle bei einer Drehbewegung besitzen.
Zweitens gilt die mittlere Translationsenergie in der obigen Gleichung nur für einatomige Gase. Beispiele für einatomige Gase sind Helium (He), Argon (Ar) usw. Neben einatomigen Gasen gibt es auch zweiatomige Gase. Beispiele für zweiatomige Gase sind Sauerstoff (O₂), Stickstoff (N₂), Kohlenmonoxid (CO) usw. Es gibt auch mehratomige Gase, zum Beispiel Kohlendioxid (CO₂). Einatomige Gase bestehen aus nur einem Atom, zweiatomige Gase aus zwei Atomen und mehratomige Gase aus vielen Atomen.
Drittens muss die absolute Temperatur in Kelvin (K) angegeben werden. Falls die Temperatur noch in Celsius ( ° C) angegeben ist, muss sie zuerst in Kelvin (K) umgerechnet werden.
Viertens gelten die Gleichungen 1 und 2 oben nicht nur für gasförmige Stoffe, sondern auch für Flüssigkeiten und gasförmige Stoffe.
Beispielaufgabe:
Wie hoch ist die durchschnittliche translatorische kinetische Energie der Moleküle in einem Gas bei 40 °C?
Lösung:
