Énergie cinétique moyenne du gaz
Outre la pression, la température (T) est une grandeur qui caractérise les propriétés macroscopiques d'un gaz. L'équation de la pression d'un gaz, établie dans le cadre de la théorie cinétique des gaz, est rappelée ci-après :
L'équation de la loi des gaz parfaits, qui a été établie dans le chapitre consacré à la loi des gaz parfaits, est réécrite ainsi :
PV = NkT → Équation b
Considérons les équations a et b. Leurs membres de gauche sont égaux, tandis que leurs membres de droite sont presque égaux. Puisque les membres de gauche sont égaux, les deux équations peuvent être combinées :
Si nous multiplions les membres de gauche et de droite par 3/2, cette équation se transformera en :
La température est directement proportionnelle à l'énergie cinétique de translation moyenne des molécules de gaz. Plus la température est élevée, plus l'énergie cinétique de translation moyenne est grande ; inversement, plus la température est basse, plus l'énergie cinétique de translation moyenne est faible. On peut donc conclure que la température est une mesure de l'énergie cinétique de translation moyenne des molécules.
L'équation de la température absolue en fonction de l'énergie cinétique de translation 2 peut être écrite sous une forme différente :
L'énergie cinétique de translation est l'énergie cinétique que possède un objet ou une molécule en mouvement de translation. Ce mouvement peut être linéaire, oblique ou parabolique. Son pendant est l'énergie cinétique de rotation, qui est l'énergie cinétique que possède un objet ou une molécule en mouvement de rotation.
Deuxièmement, l'énergie cinétique de translation moyenne dans l'équation ci-dessus ne s'applique qu'aux gaz monoatomiques. L'hélium (He), l'argon (Ar) sont des exemples de gaz monoatomiques. Outre les gaz monoatomiques, il existe également des gaz diatomiques, tels que l'oxygène (O₂ ) , l'azote (N₂ ) et le monoxyde de carbone (CO). Enfin, il existe des gaz polyatomiques, comme le dioxyde de carbone (CO₂ ) . Les gaz monoatomiques sont constitués d'un seul atome, les gaz diatomiques de deux atomes et les gaz polyatomiques de plusieurs atomes.
Troisièmement , la température absolue doit être exprimée en kelvins (K). Si la température est encore en degrés Celsius ( ° C), convertissez-la d'abord en kelvins (K).
Quatrièmement, les équations 1 et 2 ci-dessus ne s'appliquent pas seulement aux substances gazeuses, mais aussi aux liquides et aux substances gazeuses.
Exemple de problème :
Quelle est l'énergie cinétique de translation moyenne des molécules d'un gaz à 40 ° C ?
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