Energia cinetica media del gas
Oltre alla pressione, una delle grandezze che indica le proprietà macroscopiche di un gas è la temperatura (T). L'equazione della pressione del gas, derivata nell'ambito della teoria cinetica dei gas, è riscritta come segue:
L'equazione della legge dei gas ideali, derivata nell'argomento relativo alla legge dei gas ideali, viene riscritta di seguito:
PV = NkT → Equazione b
Consideriamo l'equazione a e l'equazione b. I membri di sinistra sono uguali, mentre i membri di destra sono quasi uguali. Poiché i membri di sinistra sono uguali, le due equazioni possono essere combinate:
Se moltiplichiamo i lati sinistro e destro per 3/2, l'equazione cambierà forma diventando:
La temperatura è direttamente proporzionale all'energia cinetica traslazionale media delle molecole di gas. Maggiore è la temperatura, maggiore è l'energia cinetica traslazionale media; viceversa, minore è la temperatura, minore è l'energia cinetica traslazionale media. Possiamo quindi concludere che la temperatura è una misura dell'energia cinetica traslazionale media delle molecole.
L'equazione temperatura assoluta vs energia cinetica traslazionale 2 può essere scritta in una forma diversa:
Innanzitutto, l'energia cinetica traslazionale è l'energia cinetica posseduta da un oggetto o una molecola che compie un moto traslazionale. Il moto traslazionale può essere lineare, obliquo o parabolico. La sua controparte è l'energia cinetica rotazionale. L'energia cinetica rotazionale è l'energia cinetica posseduta da un oggetto o una molecola che compie un moto rotatorio.
In secondo luogo, l'energia cinetica traslazionale media nell'equazione precedente si applica solo ai gas monoatomici. Esempi di gas monoatomici sono He (elio), Ar (argon), ecc. Oltre ai gas monoatomici, esistono anche gas biatomici. Esempi di gas biatomici sono O₂ ( ossigeno), N₂ ( azoto), CO (monossido di carbonio), ecc. Esistono anche gas poliatomici. Ad esempio, CO₂ ( anidride carbonica), ecc. I gas monoatomici sono costituiti da un solo atomo, i gas biatomici da due atomi e i gas poliatomici da molti atomi.
In terzo luogo , la temperatura assoluta deve essere espressa in Kelvin (K). Se la temperatura è ancora espressa in Celsius ( ° C), convertirla prima in Kelvin (K).
In quarto luogo, le equazioni 1 e 2 di cui sopra non si applicano solo alle sostanze gassose, ma anche ai liquidi e alle sostanze gassose.
Esempio di problema:
Qual è l'energia cinetica traslazionale media delle molecole in un gas a 40 ° C?
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