Ao amin'ny atmosferan'ny planeta Tany dia tsy misy hélium sy entona hidrôzenina afaka. Azota (78%), oksizenina (21%), argôna (0,90%), gazy karbonika, sns ihany no misy. Saika gazy karbonika (CO2) avokoa ny atmosferan'i Venus . Ny atmosferan'i Jupiter dia manana hélium sy hidrôzenina afaka betsaka. Ny volana dia tsy manana atmosfera. Nahoana no samy hafa ny karazana atmosferan'ny planeta tsirairay? Nahoana no tsy misy hélium sy hidrôzenina afaka ao amin'ny atmosferan'ny Tany?
Hafainganam-pandeha antonony fototra
Hafainganam-pandeha antonony faka = efamira antonony faka = v rms . Afaka mahazo ny fampitoviana v rms isika amin'ny fanovana ny fampitoviana mari-pana sy ny angovo kinetika ho fampitoviana fandikana.
Information:
v rms = hafainganam-pandeha na hafainganana faka antonony (m/s)
k = tsy miovaova Boltzman n (k = 1,38 x 10‐23 J /K)
T = Mari-pana tanteraka (K = Kelvin)
m = lanja (kg)
Information:
v rms = hafainganam-pandeha na hafainganana faka antonony (m/s)
R = Tsy miovaova entona manerantany (R = 8,315 J/mol.K = 8315 kJ/kmol.K)
NA = Isan'ny molekiola isaky ny mol = Isa Avogadro (NA = 6,02 x 1023 / mol = 6,02 x 1026 /kmol)
T = mari-pana (K)
M = lanja molekiola = lanja molar (kg/kmol na gram/mol)
Ny v rms azo etsy ambony dia ny hafainganam-pandehan'ny molekiola ao anaty entona. Ny molekiola sasany dia manana hafainganam-pandeha lehibe kokoa noho ny v rms, raha ny hafa kosa dia manana hafainganam-pandeha kely kokoa noho ny v rms. Tamin'ny 1859, James Clerk Maxwell (1831–1879) dia nahita ara-teoria ny fizarana ny hafainganam-pandehan'ny molekiola ao anaty entona. Ny fizarana ny hafainganam-pandehan'ny molekiola an'i Maxwell dia azo avy amin'ny teôria kinetika, ary noho izany dia marina kokoa ho an'ny molekiola entona idealy. Ny fizarana ny hafainganam-pandehan'ny molekiola an'i Maxwell dia miseho araka ny aseho amin'ny grafika etsy ambany.
Tamin'ny 1920, mpahay siansa maromaro no nanao andrana mba handinihana ny fizarazarana ny hafainganam-pandehan'ny molekiola entona tena izy. Hita fa mitovy tanteraka amin'ny zavatra hitan'i Maxwell ny fizarazarana ny hafainganam-pandehan'ny molekiola entona tena izy hita tamin'ny andrana.
Rehefa avo dia avo ny hakitroky ny entona, dia tsy mifanaraka amin'ny fizarazarana hafainganam-pandeha ara-teorika nalain'i Maxwell ny fizarazarana hafainganam-pandehan'ny molekiola entona tena izy azo tamin'ny alalan'ny fanandramana. Noho izany, voafetra ny fizarazaran'i Maxwell, mifototra amin'ny teôria kinetikan'ny entona mampiasa mekanika Newtoniana. Azo hazavaina amin'ny alalan'ny foto-kevitra kuantum ny fizarazarana hafainganam-pandehan'ny molekiola entona amin'ny hakitroky avo.
Mitovy amin'ny sary etsy ambany ny fizarazaran'ny tahan'ny molekiola entona tena izy azo tamin'ny alalan'ny andrana.
Ity sary ity dia mampiseho ny fizarana ny hafainganam-pandehan'ny molekiola entona tena izy ho an'ny mari-pana roa samy hafa. Ny grafika maneho ny fizarana ny hafainganam-pandehan'ny molekiola azo tamin'ity andrana ity dia mifanaraka amin'ny fampitoviana v rms etsy ambony (ny v rms dia mifanandrify mivantana amin'ny mari-pana). Satria ny v rms dia mifanandrify mivantana amin'ny mari-pana, rehefa miakatra ny mari-pana (T2), mihetsika miankavanana kokoa ny fiolahana fizarana tahan'ny molekiola (miha-lehibe ny v rms). Ny EA (angovo fampahavitrihana) no angovo kinetika farany ambany ilaina mba hitrangan'ny fihetsika simika.
Avy amin'ny grafika etsy ambony, dia toa hita fa arakaraka ny maha-avo ny mari-pana no maha-betsaka ny angovo kinetika ananan'ny molekiola mihoatra noho ny angovo fampahavitrihana (EA). Izany no mahatonga ny fiakaran'ny mari-pana ho haingana kokoa ny fihetsika simika. Arakaraka ny maha-avo ny mari-pana no maha-betsaka ny angovo kinetika an'ireo molekiola. Satria avo ny angovo kinetika ananan'ireo molekiola, rehefa mifandona izy ireo dia afaka miraikitra.
Ohatra fanontaniana faha-1:
Fantaro ny rms v an'ny molekiolan'ny azota (N 2 ) ao amin'ny rivotra amin'ny mari-pana 20 ° C (lanjan'ny molekiolan'ny azota = 28 grama/mol = 28 kg/kmol)
Discussion
k = 1,38 x 10‐23 J/K = 1,38 x 10‐23 (kg m² / s² ) /K
T = 20 ° C + 273 = 293 K
Lanja molar na lanja molekiolan'ny N 2 (M) = 2 x 14 u = 2 x14 gram/mol = 28 gram/mol = 28 kg/kmol (lanja atomika an'ny N = 14 u. jereo ny tabilao periodika momba ny singa)
Isan'ny molekiola/mol = Laharan'i Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol
Lanjan'ny azota (m) = ?
Taham-pamoahana azota (v rms) = ?
Ohatra fanontaniana faha-2:
Fantaro ny rms v an'ny Hélium (He) eny amin'ny rivotra amin'ny mari-pana 20 ° C…. (lanjan'ny molekiolan'ny Hélium = 4 grama/mol = 4 kg/kmol)
Discussion
k = 1,38 x 10‐23 J/K
T = 20 ° C + 273 = 293 K
Lanja molara/Lanja molekiolan'ny He (M) = 4 u = 4 grama/mol = 4 kg/kmol (lanja atomika an'ny He = 4 u. jereo ny tabilao periodika misy singa)
Isan'ny molekiola/mol = Isa Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 / mol = 6,02 x 1026 /kmol
Lanja He (m) = ?
Tahan'ny RMS He (v rms) = ?
Ohatra fanontaniana faha-3:
Fantaro ny rms v an'ny Hidrôzenina (H2 ) ao amin'ny rivotra amin'ny mari-pana 20 ° C…. (lanjan'ny molekiolan'ny Hidrôzenina = 2 grama/mol = 4 kg/kmol)
Discussion
k = 1,38 x 10‐23 J/K
T = 20 ° C + 273 = 293 K
Lanja môlara/M lanja molekiolan'ny Hidrôzenina (M) = 2 x 1 u = 2 u = 2 grama/mol = 2 kg/kmol (lanja atôma an'ny H = 1 u. jereo ny tabilao periodika momba ny singa)
Isan'ny molekiola/mol = Laharan'i Avogadro (NA) = 6,02 x 102/3 / mol = 6,02 x 10/26 /kmol
Lanjan'ny H 2 (m) = ?
Taham-pandrefesana RMS an'ny H2 ( v rms) = ?
Ohatra fanontaniana faha-4:
Fantaro ny tahan'ny rms-n'ny molekiolan'ny oksizenina (O2 ) eny amin'ny rivotra amin'ny mari-pana 20 ° C. (lanjan'ny molekiolan'ny O2 = 32 grama/mol = 44 kg/kmol)
Discussion
k = 1,38 x 10‐23 J/K
T = 20 ° C + 273 = 293 K
Lanja molara/Lanja molekiolan'ny Oksizenina (M) = 2 x 16 u = 32 u = 32 grama/mol = 32 kg/kmol (lanja atomika O = 16 u. jereo ny tabilao periodika momba ny singa)
Isan'ny molekiola/mol = Laharan'i Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol
Lanjan'ny O2 ( m) = ?
Taham-pandrefesana RMS an'ny H2 ( v rms) = ?
Ohatra fanontaniana faha-5:
Fantaro ny tahan'ny rms-n'ny molekiola gazy karbonika ( CO2 ) eny amin'ny rivotra amin'ny mari-pana 20 ° C. (lanjan'ny molekiolan'ny CO2 = 44 grama/mol = 44 kg/kmol)
Discussion
k = 1,38 x 10‐23 J/K = 1,38 x 10‐23 (kg m² / s² ) /K
T = 30 ° C + 273 = 293 K
Lanja molara/Lanja molekiolan'ny CO2 ( M) = 12 u + (2 x 16 u) = 12 u + 32 u = 44 u = 44 grama/mol = 44 kg/kmol (lanja atomika C = 12 u, lanja atomika O = 16 u. Jereo ny tabilao periodika momba ny singa)
Isan'ny molekiola/mol = Isa Avogadro (NA ) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol
Lanjan'ny CO2 ( m) = ?
Taham-pamoahana CO2 rms (v rms) = ?
v rms amin'ny karazana entona sasany
Andeha isika hampitaha ny rms v amin'ny karazana entona maromaro:
v rms Hidrôzenina (H 2 ) = 1917 m/s = 1,92 km/s (amin'ny mari-pana 20 o C)
v rms Hélium (He) = 1355,7 m/s = 1,36 km/s (amin'ny mari-pana 20 o C)
v rms Azota (N 2 ) = 510,75 m/s = 0,51 km/s (amin'ny mari-pana 20 o C)
v rms Oksizenina (O2 ) = 478,4 m/s = 0,48 km/s (amin'ny mari-pana 20 o C)
v rms gazy karbonika (CO2 ) = 407,6 m/s = 0,41 km/s (amin'ny mari-pana 20 ° C)
Hidrôzenina no entona manana hafainganam-pandeha rms ambony indrindra, ary ny ambany indrindra dia gazy karbonika. Ampitahao amin'ny hafainganam-pandeha mitsoaka eny ambonin'ny Tany izany (hafainganam-pandeha mitsoaka = 11,2 km/s). Ny hafainganam-pandeha mitsoaka no hafainganam-pandeha farany ambany ilaina mba hahafahan'ny zavatra iray mandositra ny saha misintona ny Tany.
Raha toa ka in-1/6 amin'ny hafainganam-pandeha mitsoaka fotsiny ny v rms-n'ny molekiola entona (1/6 x 11,2 km/s = 1,86 km/s), dia misy molekiola entona maro izay mihoatra ny hafainganam-pandeha mitsoaka ny hafainganam-pandehany (tadidio ny fizarazarana ny hafainganam-pandehan'ny molekiola nohazavaina etsy ambony). Amin'ny mari-pana 20 ° C, v rms-n'ny entona hidrôzenina = 1,92 km/s (> 1,86 km/s). Mandritra izany fotoana izany, v rms-n'ny entona hélium amin'ny mari-pana 20 ° C = 1,36 km/ora (eo akaikin'ny 1,86 km/s). Izany dia amin'ny mari-pana 20 ° C.
Arakaraka ny maha-avo ny mari-pana no maha-avo ny sandan'ny rms. Arakaraka ny maha-avo ny sandan'ny rms no maha-lehibe ny fahafahana mandositra ny sahan'ny hery misintona eto an-tany. Izany no antony tsy fisian'ny hélium sy hidrôzenina maimaim-poana eto amin'ny atmosfera eto an-tany.
Ny haben'ny hafainganam-pandehan'ny planeta iray miala sy ny hafainganam-pandehan'ny molekiola entona rms no mamaritra ny karazana atmosfera ananan'ny planeta na zanabolana. Ny hafainganam-pandehan'ny Venus dia 10,3 km/s. Kely dia kely ny hafainganam-pandehan'ny CO2 rms ka sarotra aminy ny miala amin'ny atmosfera Venus. Mandritra izany fotoana izany, ny hafainganam-pandehan'ny Jupiter dia 60 km/s, izay tena lehibe noho ny savaivony lehibe an'i Jupiter. Noho izany, ny hidrôzenina sy ny hélium dia tsy afaka miala amin'ny sehatry ny hery misintona an'i Jupiter.
