A gáz átlagos kinetikus energiája
A nyomás mellett a gáz makroszkopikus tulajdonságait jelző mennyiségek egyike a hőmérséklet (T). A gázok kinetikus elmélete című részben levezetett gáznyomás-egyenletet újra felírjuk:
Az ideális gáztörvény témájában levezetett ideális gáztörvény-egyenletet újra felírjuk:
PV = NkT → b egyenlet
Tekintsük az a és a b egyenletet. A bal oldalak egyenlőek, míg a jobb oldalak közel egyenlőek. Mivel a bal oldalak egyenlőek, a két egyenlet kombinálható:
Ha a bal és a jobb oldalt megszorozzuk 3/2-vel, akkor az egyenlet a következő alakot veszi fel:
A hőmérséklet egyenesen arányos a gázmolekulák átlagos transzlációs kinetikus energiájával. Minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb az átlagos transzlációs kinetikus energia, fordítva, minél alacsonyabb a hőmérséklet, annál kisebb az átlagos transzlációs kinetikus energia. Megállapíthatjuk, hogy a hőmérséklet a molekulák átlagos transzlációs kinetikus energiájának mértéke.
Az abszolút hőmérséklet és a transzlációs kinetikus energia 2 egyenlete más formában is felírható:
Először is, a transzlációs kinetikus energia az a kinetikus energia, amellyel egy tárgy vagy molekula transzlációs mozgást végez. A transzlációs mozgás lehet lineáris, ferde vagy parabolikus. Ennek megfelelője a forgási kinetikus energia. A forgási kinetikus energia az a kinetikus energia, amellyel egy tárgy vagy molekula forgó mozgást végez.
Másodszor, a fenti egyenletben szereplő átlagos transzlációs kinetikus energia csak az egyatomos gázokra vonatkozik. Az egyatomos gázokra példák a He (hélium), az Ar (argon) stb. Az egyatomos gázokon kívül vannak kétatomos gázok is. A kétatomos gázokra példák az O2 ( oxigén), az N2 ( nitrogén), a CO (szén-monoxid) stb. Vannak többatomos gázok is. Például a CO2 ( szén-dioxid) stb. Az egyatomos gázok csak egy atomból, a kétatomos gázok két atomból, a többatomos gázok pedig sok atomból állnak.
Harmadszor , az abszolút hőmérsékletet K-skálán (K) kell kifejezni. Ha a hőmérséklet továbbra is Celsius-skálán ( ° C) van megadva, először át kell számítani Kelvin-skálára (K).
Negyedszer, az 1. és 2. egyenlet nemcsak gáz halmazállapotú anyagokra vonatkozik, hanem folyékony és gáz halmazállapotú anyagokra is.
Problémákra példa:
Mekkora a molekulák átlagos transzlációs kinetikus energiája egy gázban 40 ° C-on?
Vita
