Kaasun keskimääräinen kineettinen energia
Paineen lisäksi yksi kaasun makroskooppisia ominaisuuksia kuvaavista suureista on lämpötila (T). Kaasun paineen yhtälö on johdettu aiheessa Teori Kinetik Gas kirjoitettu uudelleen:
Ideaalikaasulain yhtälö, joka on johdettu ideaalikaasulain aiheessa, kirjoitetaan uudelleen:
PV = NkT → Yhtälö b
Tarkastellaan yhtälöä a ja yhtälöä b. Vasemmat puolet ovat yhtä suuret, kun taas oikeat puolet ovat lähes yhtä suuret. Koska vasemmat puolet ovat yhtä suuret, yhtälöt voidaan yhdistää:
Jos kerromme vasemman ja oikean puolen luvut luvulla 3/2, yhtälö muuttuu muotoon:
Lämpötila on suoraan verrannollinen kaasumolekyylien keskimääräiseen translaatiokineettiseen energiaan. Mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi on keskimääräinen translaatiokineettinen energia, ja päinvastoin, mitä alhaisempi lämpötila, sitä pienempi on keskimääräinen translaatiokineettinen energia. Voimme päätellä, että lämpötila mittaa molekyylien keskimääräistä translaatiokineettistä energiaa.
Absoluuttisen lämpötilan ja translaatiokineettisen energian 2 yhtälö voidaan kirjoittaa eri muodossa:
Ensimmäinen, Translaatiokineettinen energia on liike-energiaa, joka esiintyy kappaleella tai molekyylillä sen liikkuessa. Translaatioliike voi olla lineaarista, vinoa tai parabolista. Sen vastine on pyörimiskineettinen energia. Pyörimiskineettinen energia on kineettistä energiaa, joka esiintyy kappaleella tai molekyylillä sen pyöriessä.
Toinen, Yllä olevassa yhtälössä keskimääräinen translaatiokineettinen energia pätee vain yksiatomisiin kaasuihin. Esimerkkejä yksiatomisista kaasuista ovat He (helium), Ar (argon) jne. Yksiatomisten kaasujen lisäksi on olemassa myös kaksiatomisia kaasuja. Esimerkki kaksiatomisesta kaasusta on O2 (happi), N2 (typpi), CO (hiilimonoksidi) jne. On myös polyatomisia kaasuja. Esimerkiksi CO2 (hiilidioksidi) jne. Yksiatomiset kaasut koostuvat vain yhdestä atomista, kaksiatomiset kaasut kahdesta atomista ja polyatomiset kaasut monista atomeista.
Kolmas, absoluuttinen lämpötila on ilmaistava Klevinin asteikolla (K). Jos lämpötila on edelleen Celsius-asteikolla (oC), muunna se ensin Kelvin (K) -asteikolle.
Neljäs, Yllä olevat yhtälöt 1 ja 2 eivät koske ainoastaan kaasumaisia aineita, vaan myös nesteitä ja kaasumaisia aineita.
Ongelmaesimerkki:
Mikä on molekyylien keskimääräinen translaatiokineettinen energia kaasussa 40 °C:ssa? oC?
Keskustelu
