Tsy misy hélium na entona hidrôzenina afaka ao amin'ny atmosferan'ny planeta Tany. Azota (78%), oksizenina (21%), argon (0,90%), gazy karbonika, sns ihany no misy. Saika gazy karbonika (CO2) avokoa no mandrafitra ny atmosferan'i Venus.2). Manana hélium sy hidrôzenina maimaim-poana be dia be ny atmosferan'i Jupiter. Tsy manana atmosfera ny volana. Nahoana no samy hafa ny karazana atmosfera amin'ny planeta tsirairay? Nahoana no tsy misy hélium sy hidrôzenina maimaim-poana ao amin'ny atmosferan'ny Tany?
Hafainganam-pandeha antonony fototra
Hafainganam-pandeha antonony faka = faka antonony faka = vrmsAfaka mahazo ny equation v isikarms amin'ny fanovana ny fampitoviana ny fandikana ny mari-pana sy ny angovo kinetika.
Information:
v rms = hafainganam-pandeha na hafainganam-pandeha fototra (m/s)
k = tsy miovaovan'i 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 (N2) eny amin'ny rivotra amin'ny mari-pana 20 oC (Lanja molekiolan'ny azota = 28 grama/mol = 28 kg/kmol)
Discussion
k = 1,38 x 10-23 J/K = 1,38 x 10-23 (kgm)2 /s2 )/K
T = 20 oC + 273 = 293 K
Lanja molar na lanja molekiola N2 (M) = 2 x 14 u = 2 x14 grama/mol = 28 grama/mol = 28 kg/kmol (lanja atomika N = 14 u. jereo ny tabilao periodika momba ny singa)
Isan'ny molekiola/mol = Isan'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 v rms an'ny Hélium (He) eny amin'ny rivotra amin'ny mari-pana 20 oC…. (Lanja molekiolan'ny hélium = 4 grama/mol = 4 kg/kmol)
Discussion
k = 1,38 x 10-23 J / K
T = 20 oC + 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 = Isan'i 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) eny amin'ny rivotra amin'ny mari-pana 20 oC…. (Lanja molekiolan'ny hidrôzenina = 2 grama/mol = 4 kg/kmol)
Discussion
k = 1,38 x 10-23 J / K
T = 20 oC + 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 = Isan'i Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol
Lanja H2 (m) = ?
Tahan'ny RMS H2 (v rms) = ?
Ohatra fanontaniana faha-4:
Fantaro ny tahan'ny rms-n'ny oksizenina molekiola (O2) eny amin'ny rivotra amin'ny mari-pana 20 oC. (lanjan'ny molekiolan'ny O2 = 32 grama/mol = 44 kg/kmol)
Discussion
k = 1,38 x 10 -23 J / K
T = 20 oC + 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 = Isan'i Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol
Lanja O2 (m) = ?
Tahan'ny RMS H2 (v rms) = ?
Ohatra fanontaniana faha-5:
Fantaro ny tahan'ny rms-n'ny molekiola gazy karbonika (CO).2) eny amin'ny rivotra amin'ny mari-pana 20 oC. (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 (kgm)2 /s2 )/K
T = 30 oC + 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 an'ny C = 12 u, lanja atomika an'ny O = 16 u. Jereo ny tabilao periodika misy singa)
Isan'ny molekiola/mol = laharan'i Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol
Lanjan'ny CO2 (m) = ?
tahan'ny CO rms2 (v rms) = ?
v rms amin'ny karazana entona sasany
Andeha isika hampitaha ny rms v amin'ny karazana entona maromaro:
v rms Hidrôzenina (H2) = 1917 m/s = 1,92 km/s (amin'ny mari-pana 20 oC)
v rms Hélium (He) = 1355,7 m/s = 1,36 km/s (amin'ny mari-pana 20 oC)
v rms Azota (N2) = 510,75 m/s = 0,51 km/s (amin'ny mari-pana 20 oC)
v rms Oksizenina (O2) = 478,4 m/s = 0,48 km/s (amin'ny mari-pana 20 oC)
v rms gazy karbonika (CO2) = 407,6 m/s = 0,41 km/s (amin'ny mari-pana 20 oC)
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 betsaka ny molekiola entona izay mihoatra ny hafainganam-pandeha mitsoaka ny hafainganam-pandehany (tadidio ny fizarana ny hafainganam-pandehan'ny molekiola nohazavaina etsy ambony). Amin'ny mari-pana 20 oC, v rms an'ny entona hidrôzenina = 1,92 km/s (> 1,86 km/s). Raha v rms an'ny entona hélium amin'ny mari-pana 20 oC = 1,36 km/ora (eo amin'ny 1,86 km/s). Izany dia amin'ny mari-pana 20 oC.
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 miala sy ny hafainganam-pandehan'ny molekiola entona rms no mamaritra ny karazana atmosfera ananan'ny planeta na zanabolana. Ny hafainganam-pandehan'ny planeta Venus miala = 10,3 km/s. v rms CO2 Kely dia kely izy ka sarotra aminy ny mandositra ny atmosferan'i Venus. Mandritra izany fotoana izany, ny hafainganam-pandehan'i Jupiter dia 60 km/s, izay avo dia avo noho ny savaivony lehibe. Noho izany, ny hidrôzenina sy ny hélium dia tsy afaka mandositra ny saha sinton'i Jupiter.
