Di atmosfera gerstêrka Erdê de gaza helyûm an hîdrojenê ya azad tune ye. Tenê nîtrojen (78%), oksîjen (21%), argon (0,90%), karbondîoksît, û hwd. heye. Atmosfera Venûsê hema bêje bi tevahî ji karbondîoksîtê (CO) pêk tê.2). Atmosfera Jupiter gelek helyûm û hîdrojena azad heye. Heyv atmosfer nîne. Çima celebên atmosferên li ser her gerstêrkê ji hev cuda ne? Çima di atmosfera Erdê de helyûm û hîdrojena azad tune ne?
Leza navînî ya çargoşeyî
Leza navînî ya çargoşe = rêjeya navînî ya çargoşe = vrmsEm dikarin hevkêşeya v derxîninrms bi guhertina hevkêşeyên wergerandina Germahî û Enerjiya Kînetîk.
Agahî:
v rms = leza navînî ya çargoşeyî an leza kokê (m/s)
k = Sabîta Boltzman n (k = 1,38 x 10,23 J/K)
T = Germahiya mutleq (K = Kelvin)
m = girse (kg)
Agahî:
v rms = leza navînî ya çargoşeyî an leza kokê (m/s)
R = Sabîta gaza gerdûnî (R = 8,315 J/mol.K = 8315 kJ/kmol.K)
NA = Hejmara molekulan li ser molekê = Hejmara Avogadro (NA = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol)
T = germahî (K)
M = giraniya molekulî = giraniya molar (kg/kmol an gram/mol)
v rms-a ku li jor hatiye wergirtin leza navînî ya molekulan di gazekê de ye. Hin molekul xwedî leza ji v rms mezintir in, hinên din jî xwedî leza ji v rms piçûktir in. Di sala 1859an de, James Clerk Maxwell (1831–1879) bi awayekî teorîk belavbûna leza molekulan di gazekê de keşf kir. Belavbûna leza molekulî ya Maxwell ji teoriya kînetîk hatiye wergirtin, û ji ber vê yekê ji bo molekulên gaza îdeal rasttir e. Belavbûna leza molekulî ya Maxwell wekî ku di grafîka jêrîn de tê nîşandan xuya dike.
Di sala 1920an de, çend zanyaran ceribandin pêk anîn da ku belavbûna leza molekulên gaza rastîn lêkolîn bikin. Derket holê ku belavbûna leza molekulên gaza rastîn ên ku bi rêya ceribandinan hatine dîtin tam wekî dîtinên Maxwell bû.
Dema ku dendika gazê têra xwe zêde be, belavbûna leza molekulên gaza rastîn a bi ceribandinê hatî bidestxistin, bi belavbûna leza teorîk a ku ji hêla Maxwell ve hatî derxistin re li hev nayê. Bi vî rengî, belavbûna Maxwell, ku li ser bingeha teoriya kînetîk a gazan bi karanîna mekanîka Newtonî ye, sînordar e. Belavbûna leza molekulên gazê di dendikên bilind de dikare bi prensîbên kuantûmê were ravekirin.
Belavbûna rêjeya molekulên gaza rastîn ên ku bi rêya ceribandinê hatine bidestxistin dişibihe wêneya jêrîn.
Ev wêne belavkirina leza molekulên gaza rastîn ji bo du germahiyên cuda nîşan dide. Grafîka belavkirina leza molekulan a ku bi rêya vê ceribandinê hatî bidestxistin li gorî hevkêşeya v rms ya jorîn e (v rms rasterast bi germahiyê re rêjeyî ye). Ji ber ku v rms rasterast bi germahiyê re rêjeyî ye, dema ku germahî zêde dibe (T2), xêza belavbûna rêjeya molekulî bêtir ber bi rastê ve diçe (v rms mezintir dibe). EA (enerjiya aktîvkirinê) enerjiya kînetîk a herî kêm e ku ji bo pêkhatina reaksiyonek kîmyewî pêwîst e.
Ji grafîka jorîn xuya dike ku çiqas germahî bilindtir be, ewqas molekul xwedî enerjiya kînetîk a ji enerjiya çalakkirinê (EA) mezintir in. Ji ber vê yekê ye ku çiqas germahî bilindtir be, reaksiyona kîmyewî zûtir dibe. Çiqas germahî bilindtir be, enerjiya kînetîk a molekulan ewqas mezintir dibe. Ji ber ku molekul xwedî enerjiyeke kînetîk a bilind in, dema ku ew li hev dikevin, ew dikarin bi hev ve bimînin.
Nimûneya pirsa 1:
rms v ya molekula nîtrojenê (N) diyar bike2) di hewayê de li germahiya 20 oC (Girseya molekulî ya nîtrojenê = 28 gram/mol = 28 kg/kmol)
Nîqaş
k = 1,38 x 10,23 J/K = 1,38 x 10,23 (kg m2 /s2 )/K
T = 20 oC + 273 = 293 K
Giraniya molar an girseya molekulî N2 (M) = 2 x 14 u = 2 x 14 gram/mol = 28 gram/mol = 28 kg/kmol (girseya atomî N = 14 u. li tabloya periyodîk a elementan binêre)
Hejmara molekulan/mol = Hejmara Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol
Giraniya Nîtrojenê (m) = ?
Rêjeya nîtrojenê ya rms (v rms) = ?
Nimûneya pirsa 2:
Di germahiya 20°F de, nirxa v rms a Helyûmê (He) di hewayê de diyar bike. oC…. (Girseya molekulî ya Helyûmê = 4 gram/mol = 4 kg/kmol)
Nîqaş
k = 1,38 x 10,23 J/K
T = 20 oC + 273 = 293 K
Giraniya molar/giraniya molekulî ya He (M) = 4 u = 4 gram/mol = 4 kg/kmol (giraniya atomî ya He = 4 u. li tabloya periyodîk a elementan binêre)
Hejmara molekulan/mol = Hejmara Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol
Girse He (m) = ?
Rêjeya RMS He (v rms) = ?
Nimûneya pirsa 3:
rms v ya Hîdrojenê (H) diyar bike2) di hewayê de li germahiya 20 oC…. (Girseya molekulî ya hîdrojenê = 2 gram/mol = 4 kg/kmol)
Nîqaş
k = 1,38 x 10,23 J/K
T = 20 oC + 273 = 293 K
Giraniya molar/M giraniya molekulî ya Hîdrojenê (M) = 2 x 1 u = 2 u = 2 gram/mol = 2 kg/kmol (giraniya atomî ya H = 1 u. li tabloya periyodîk a elementan binêre)
Hejmara molekulan/mol = Hejmara Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol
Girseya H2 (m) = ?
Rêjeya RMS H2 (v rms) = ?
Nimûneya pirsa 4:
Rêjeya rms a oksîjena molekulî (O) diyar bike2) di hewayê de li germahiya 20 oC. (girseya molekulî ya O2 = 32 gram/mol = 44 kg/kmol)
Nîqaş
k = 1,38 x 10 ,23 J/K
T = 20 oC + 273 = 293 K
Giraniya Molar/Giraniya Molekulî ya Oksîjenê (M) = 2 x 16 u = 32 u = 32 gram/mol = 32 kg/kmol (giraniya atomî O = 16 u. li tabloya periyodîk a elementan binêre)
Hejmara molekulan/mol = Hejmara Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol
Girseya O2 (m) = ?
Rêjeya RMS H2 (v rms) = ?
Nimûneya pirsa 5:
Rêjeya rms ya molekulên karbondîoksîtê (CO) diyar bikin.2) di hewayê de li germahiya 20 oC. (girseya molekulî ya CO2 = 44 gram/mol = 44 kg/kmol)
Nîqaş
k = 1,38 x 10,23 J/K = 1,38 x 10,23 (kg m2 /s2 )/K
T = 30 oC + 273 = 293 K
Girseya molar / Girseya molekulî ya CO2 (M) = 12 u + (2 x 16 u) = 12 u + 32 u = 44 u = 44 gram/mol = 44 kg/kmol (girseya atomî ya C = 12 u, giraniya atomî ya O = 16 u. Li tabloya periyodîk a elementan binêre)
Hejmara molekulan/mol = Hejmara Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol
Girseya CO2 (m) = ?
Rêjeya CO rms2 (v rms) = ?
v rms ya hin cureyên gazê
Niha em rms v ya çend cureyên gazan bidin ber hev:
v rms Hîdrojen (H2) = 1917 m/s = 1,92 km/s (di germahiya 20 oC)
v rms Helyûm (He) = 1355,7 m/s = 1,36 km/s (di germahiya 20 oC)
v rms Nîtrojen (N2) = 510,75 m/s = 0,51 km/s (di germahiya 20 oC)
v rms Oksîjen (O2) = 478,4 m/s = 0,48 km/s (di germahiya 20 oC)
v rms karbondîoksît (CO2) = 407,6 m/s = 0,41 km/s (di germahiya 20 oC)
Gaza xwedî leza rms ya herî bilind hîdrojen e, û ya herî nizm jî karbondîoksît e. Niha vê bi leza revê ya li ser rûyê Erdê (leza revê = 11,2 km/s) bidin ber hev. Leza revê leza herî kêm e ku ji bo tiştekî pêwîst e ku ji qada gravîtasyonê ya Erdê bireve.
Eger v rms ya molekulên gazê tenê 1/6 carî leza revê be (1/6 x 11,2 km/s = 1,86 km/s), wê demê gelek molekulên gazê hene ku leza wan ji leza revê mezintir e (belavbûna leza molekulên ku li jor hatine ravekirin bi bîr bînin). Di germahiya 20 de oC, v rms ya gaza Hîdrojenê = 1,92 km/s (> 1,86 km/s). Dema ku v rms ya gaza helyûmê di germahiya 20 de oC = 1,36 km/saet (nêzîkî 1,86 km/s). Ev di germahiya 20 de ye. oC.
Germahî çiqas bilindtir be, nirxa rms jî ewqas bilindtir dibe. Nirxa rms çiqas bilindtir be, şansê revîna ji qada gravîtasyonê ya Erdê ewqas mezintir dibe. Ji ber vê yekê ye ku helyûm û hîdrojena azad di atmosfera Erdê de tune ne.
Mezinahiya leza revîna gerstêrkê û leza rms a molekulên gazê celebê atmosferê ya gerstêrkek an peyk diyar dike. Leza revîna gerstêrka Venûs = 10,3 km/s. v rms CO22 ewqas piçûk e ku ji bo wê zehmet e ku ji atmosfera Venûsê bireve. Di heman demê de, leza revîna Jupiter 60 km/s ye, ku ji ber qûtra mezin a Jupiter pir zêde ye. Ji ber vê yekê, hîdrojen û helyûm nikarin ji qada gravîtasyonê ya Jupiter birevin.
