In atmaisféar phláinéid an Domhain níl aon héiliam ná gás hidrigine saor in aisce. Níl ann ach nítrigin (78%), ocsaigin (21%), argón (0,90%), dé-ocsaíd charbóin, srl. Is dé-ocsaíd charbóin (CO2) beagnach go hiomlán atá in atmaisféar Véineas . Tá go leor héiliam agus hidrigine saor in atmaisféar Iúpatar. Níl atmaisféar ag an ngealach. Cén fáth go bhfuil cineál atmaisféir gach phláinéid difriúil? Cén fáth nach bhfuil aon héiliam ná hidrigin saor in atmaisféar an Domhain?
Luas cearnach meánfhréamh
Fréamh meánluas cearnach = fréamh meán cearnach = v rms . Is féidir linn an chothromóid v rms a dhíorthú trí na cothromóidí Teochta agus Fuinnimh Chinéiteach a athrú go cinn aistriúcháin.
Eolas:
v rms = luas nó meánluas fréimhe an chearnaigh (m/s)
k = tairiseach Boltzman n (k = 1,38 x 10-23 J/K)
T = Teocht absalóideach (K = Cealvin)
m = mais (kg)
Eolas:
v rms = luas nó meánluas fréimhe an chearnaigh (m/s)
R = Tairiseach gáis uilíoch (R = 8,315 J/mol.K = 8315 kJ/kmol.K)
NA = Líon na móilíní in aghaidh an mhóil = Uimhir Avogadro (NA = 6,02 x 1023 / mol = 6,02 x 1026 /kmol)
T = teocht (K)
M = mais mhóilíneach = mais mhólarach (kg/kmol nó gram/mol)
Is é an v rms díorthaithe thuas meánluas na móilíní i ngás. Bíonn luasanna níos mó ná v rms ag roinnt móilíní, agus bíonn luasanna níos lú ná v rms ag cinn eile. Sa bhliain 1859, d'aimsigh James Clerk Maxwell (1831–1879) go teoiriciúil dáileadh luasanna móilíneacha i ngás. Díorthaíodh dáileadh luais mhóilíneach Maxwell ó theoiric chinéiteach, agus dá bhrí sin tá sé níos cruinne do mhóilíní gáis idéalacha. Feictear dáileadh luais mhóilíneach Maxwell mar a thaispeántar sa ghraf thíos.
Sa bhliain 1920, rinne roinnt eolaithe turgnaimh chun imscrúdú a dhéanamh ar dháileadh luais móilíní gáis fíor. Tharla sé go raibh dáileadh luais móilíní gáis fíor a fuarthas trí na turgnaimh díreach mar a chéile le torthaí Maxwell.
Nuair a bhíonn dlús an gháis ard go leor, ní hionann an dáileadh luais a fhaightear go turgnamhach de mhóilíní gáis iarbhír agus an dáileadh luais teoiriciúil a dhíorthaigh Maxwell. Dá bhrí sin, tá dáileadh Maxwell, bunaithe ar theoiric chinéiteach na ngás ag baint úsáide as meicnic Newton, teoranta. Is féidir dáileadh luais mhóilíní gáis ag dlúis arda a mhíniú le prionsabail chandamacha.
Breathnaíonn dáileadh ráta na móilíní gáis fíor a fuarthas tríd an turgnamh mar atá sa fhigiúr thíos.
Taispeánann an figiúr seo dáileadh luas na móilíní gáis fíor do dhá theocht dhifriúla. Oireann graf dháileadh luas na móilíní a fhaightear tríd an turgnamh seo don chothromóid v rms thuas (tá v rms comhréireach go díreach leis an teocht). Toisc go bhfuil v rms comhréireach go díreach leis an teocht, nuair a mhéadaíonn an teocht (T2), aistríonn cuar dáilte an ráta mhóilíneach níos faide ar dheis (tá v rms ag éirí níos mó). Is é EA (fuinneamh gníomhachtaithe) an fuinneamh cinéiteach íosta is gá chun imoibriú ceimiceach a tharlú.
Ón ngraf thuas, is cosúil, dá airde an teocht, is ea is mó móilíní a bhfuil fuinneamh cinéiteach acu atá níos mó ná an fuinneamh gníomhachtaithe (EA). Sin é an fáth, dá airde an teocht, is ea is tapúla an t-imoibriú ceimiceach. Dá airde an teocht, is ea is mó fuinneamh cinéiteach na móilíní. Toisc go bhfuil fuinneamh cinéiteach ard ag na móilíní, nuair a imbhuaileann siad, is féidir leo cloí le chéile.
Ceist shamplach 1:
Faigh amach an rms v de mhóilín nítrigine (N2 ) in aer ag teocht 20 oC (mais mhóilíneach nítrigine = 28 gram/mol = 28 kg/kmol)
Plé
k = 1,38 x 10-23 J/K = 1,38 x 10-23 (kg m² / s² ) /K
T = 20 ° C + 273 = 293 K
Mais mhólarach nó mais mhóilíneach N2 ( M) = 2 x 14 u = 2 x 14 gram/mol = 28 gram/mol = 28 kg/kmol (mais adamhach N = 14 u. féach tábla peiriadach na n-eilimintí)
Líon na móilíní/mól = Uimhir Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mól = 6,02 x 1026 /kmol
Mais Nítrigine (m) = ?
Ráta rms nítrigine (v rms) = ?
Ceist shamplach 2:
Faigh amach an rms v de Héiliam (He) san aer ag teocht 20 o C…. (mais mhóilíneach Héiliam = 4 gram/mol = 4 kg/kmol)
Plé
k = 1,38 x 10-23 J/K
T = 20 ° C + 273 = 293 K
Mais mhólarach/Mais mhóilíneach He (M) = 4 u = 4 gram/mol = 4 kg/kmol (mais adamhach He = 4 u. féach tábla peiriadach na n-eilimintí)
Líon na móilíní/mól = Uimhir Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mól = 6,02 x 1026 /kmol
Mais He (m) = ?
Ráta RMS He (v rms) = ?
Ceist shamplach 3:
Faigh amach an rms v de hidrigin (H₂ ) san aer ag teocht 20 ° C…. (mais mhóilíneach hidrigin = 2 ghram/mol = 4 kg/kmol)
Plé
k = 1,38 x 10-23 J/K
T = 20 ° C + 273 = 293 K
Mais mhólarach/M mais mhóilíneach hidrigine (M) = 2 x 1 u = 2 u = 2 gram/mol = 2 kg/kmol (mais adamhach H = 1 u. féach tábla peiriadach na n-eilimintí)
Líon na móilíní/mól = Uimhir Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 / mól = 6,02 x 1026 /kmol
Mais H₂ ( m) = ?
Ráta RMS H₂ ( v rms) = ?
Ceist shamplach 4:
Faigh amach an ráta rms de mhóilíní ocsaigine (O₂ ) san aer ag teocht 20 ° C. (mais mhóilíneach O₂ = 32 gram/mol = 44 kg/kmol)
Plé
k = 1,38 x 10-23 J/K
T = 20 ° C + 273 = 293 K
Mais mhólarach/Mais mhóilíneach ocsaigine (M) = 2 x 16 u = 32 u = 32 gram/mol = 32 kg/kmol (mais adamhach O = 16 u. féach tábla peiriadach na n-eilimintí)
Líon na móilíní/mól = Uimhir Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mól = 6,02 x 1026 /kmol
Mais O2 ( m) = ?
Ráta RMS H₂ ( v rms) = ?
Ceist shamplach 5:
Faigh amach an ráta rms de mhóilíní dé-ocsaíd charbóin ( CO2 ) san aer ag teocht 20 oC . (mais mhóilíneach CO2 = 44 gram/mol = 44 kg/kmol)
Plé
k = 1,38 x 10-23 J/K = 1,38 x 10-23 (kg m² / s² ) /K
T = 30 ° C + 273 = 293 K
Mais mhólarach/Mais mhóilíneach CO2 ( M) = 12 u + (2 x 16 u) = 12 u + 32 u = 44 u = 44 gram/mol = 44 kg/kmol (mais adamhach C = 12 u, mais adamhach O = 16 u. Féach ar an tábla peiriadach dúile)
Líon na móilíní/mól = Uimhir Avogadro (NA ) = 6,02 x 1023 /mól = 6,02 x 1026 /kmol
Mais CO2 ( m) = ?
Ráta CO2 rms ( v rms) = ?
v rms roinnt cineálacha gáis
Anois déanaimis comparáid idir an rms v de roinnt cineálacha gás:
v rms Hidrigin (H2 ) = 1917 m/s = 1,92 km/s (ag teocht 20 o C)
v rms Héiliam (He) = 1355,7 m/s = 1,36 km/s (ag teocht 20 o C)
v rms Nítrigin (N2 ) = 510,75 m/s = 0,51 km/s (ag teocht 20 o C)
v rms Ocsaigin (O2 ) = 478,4 m/s = 0,48 km/s (ag teocht 20 o C)
v rms dé-ocsaíd charbóin (CO2 ) = 407,6 m/s = 0,41 km/s (ag teocht 20 o C)
Is é hidrigin an gás leis an luas rms is airde, agus is é dé-ocsaíd charbóin an ceann is ísle. Déan comparáid anois idir seo agus an luas éalaithe ag dromchla an Domhain (luas éalaithe = 11,2 km/s). Is é an luas éalaithe an luas íosta atá riachtanach do réad chun éalú ó réimse imtharraingthe an Domhain.
Más ionann v rms na móilíní gáis agus 1/6 oiread luas an éalaithe (1/6 x 11,2 km/s = 1,86 km/s), ansin tá go leor móilíní gáis ann a bhfuil a luas níos mó ná an luas éalaithe (cuimhnigh ar dháileadh na luasanna móilíneacha a mhínítear thuas). Ag teocht 20 o C, is é v rms gás hidrigine = 1,92 km/s (> 1,86 km/s). Idir an dá linn, is é v rms gás héiliam ag teocht 20 o C = 1,36 km/uair (gar do 1,86 km/s). Tá sé seo ag teocht 20 o C.
Dá airde an teocht, is airde an luach rms. Dá airde an luach rms, is mó an seans go n-éalóidh réimse imtharraingthe an Domhain. Is é seo an fáth nach bhfuil héiliam agus hidrigin saor in aisce in atmaisféar an Domhain.
Is é méid luas éalaithe pláinéid agus luas rms na móilíní gáis a chinneann an cineál atmaisféir atá ag pláinéad nó satailít. Is é 10,3 km/s luas éalaithe Véineas. Tá luas rms CO2 chomh beag sin go bhfuil sé deacair dó éalú ó atmaisféar Véineas. Idir an dá linn, is é 60 km/s luas éalaithe Iúpatar, atá sách mór mar gheall ar thrastomhas mór Iúpatar. Dá bhrí sin, ní féidir le hidrigin ná héiliam éalú ó réimse imtharraingthe Iúpatar.
