압력 외에도 기체의 거시적 특성을 나타내는 양 중 하나는 온도(T)입니다. 기체 압력 방정식:
방정식 1 과 방정식 2를 결합합니다.
이 방정식은 기체의 평균 운동 에너지와 기체의 절대 온도 사이의 관계를 나타냅니다.
온도는 기체 분자의 평균 병진 운동 에너지에 정비례합니다. 온도가 높을수록 평균 병진 운동 에너지가 커지고, 온도가 낮을수록 평균 병진 운동 에너지가 작아집니다. 따라서 온도는 분자 병진 운동의 평균 운동 에너지를 나타내는 척도라고 결론지을 수 있습니다.
기체의 평균 운동 에너지에 대한 방정식의 또 다른 형태는 다음과 같습니다.
n = 몰수(mol), R = 기체 상수(R = 8.315 J/mol·K = 8315 kJ/kmol·K), T = 절대 온도(켈빈), EK = 기체 분자의 평균 병진 운동 에너지(줄).
k = 볼츠만 상수, R = 기체 상수, NA = 아보가드로 수, M = 분자량, m = 질량, n = 몰수.
먼저, 병진 운동 에너지는 물체나 분자가 가지는 운동 에너지입니다. 병진 운동은 직선 운동이나 포물선 운동의 형태를 가질 수 있습니다. 반면 회전 운동 에너지는 회전 운동을 하는 물체나 분자가 가지는 운동 에너지입니다.
둘째, 위 식의 평균 병진 운동 에너지는 단원자 기체에만 적용됩니다. 단원자 기체의 예로는 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등이 있습니다. 단원자 기체 외에도 이원자 기체가 있습니다. 이원자 기체의 예로는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO) 등이 있습니다. 또한 다원자 기체도 있습니다. 예를 들어 이산화탄소(CO2) 등이 있습니다. 단원자 기체는 원자 하나로 이루어져 있고, 이원자 기체는 원자 두 개로 이루어져 있으며, 다원자 기체는 여러 개의 원자로 이루어져 있습니다.
셋째, 절대 온도는 켈빈(K) 단위로 표시해야 합니다. 온도가 섭씨( ° C)로 표시되어 있다면 먼저 켈빈(K) 단위로 변환하십시오.
넷째, 위의 방정식 1과 방정식 2는 기체 물질뿐만 아니라 액체와 기체가 혼합된 물질에도 적용됩니다.
예시 문제:
40°C에서 기체 분자의 평균 병진 운동 에너지는 얼마입니까?
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