ထိရောက်သောဓာတ်ငွေ့အလျင်

ကမ္ဘာဂြိုဟ်ရဲ့ လေထုထဲမှာ ဟီလီယမ်နဲ့ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဓာတ်ငွေ့ မရှိပါဘူး။ နိုက်ထရိုဂျင် (၇၈%)၊ အောက်ဆီဂျင် (၂၁%)၊ အာဂွန် (၀.၉၀%)၊ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် စသည်တို့သာ ရှိပါတယ်။ ဗီးနပ်စ်ဂြိုဟ်ရဲ့ လေထုဟာ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် (CO2) နီးပါး ဖြစ်ပါတယ် _။ ဂျူပီတာဂြိုဟ်ရဲ့ လေထုမှာ ဟီလီယမ်နဲ့ ဟိုက်ဒရိုဂျင်တွေ အများကြီး ပါဝင်ပါတယ်။ လမှာ လေထု မရှိပါဘူး။ ဂြိုဟ်တစ်ခုစီရဲ့ လေထုအမျိုးအစား ဘာကြောင့် ကွဲပြားတာလဲ။ ကမ္ဘာ့လေထုမှာ ဟီလီယမ်နဲ့ ဟိုက်ဒရိုဂျင် ဘာကြောင့် မရှိတဲ့ အကြောင်းရင်းက ဘာလဲ။

အမြစ်ပျမ်းမျှစတုရန်းအလျင်

အမြစ်ပျမ်းမျှစတုရန်းအလျင် = အမြစ်ပျမ်းမျှစတုရန်း = v _rms ။ အပူချိန်နှင့် Kinetic Energy ညီမျှခြင်းများကို ဘာသာပြန်ညီမျှခြင်းများအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် v _rms ညီမျှခြင်းကို ရရှိနိုင်ပါသည် ။

သတင်းအချက်အလက် :

v _rms = ပျမ်းမျှစတုရန်းအလျင် သို့မဟုတ် အမြန်နှုန်း (m/s)

k = ဘော့လ်ဇ်မန်း ကိန်းသေ n (k = 1,38 x 10 ^‐23 J/K)

T = ပကတိအပူချိန် (K = ကယ်လ်ဗင်)

m = ထုထည် (ကီလိုဂရမ်)

သတင်းအချက်အလက် :

v rms = ပျမ်းမျှစတုရန်းအလျင် သို့မဟုတ် အမြန်နှုန်း (m/s)

R = ယူနီဗာဆယ် ဓာတ်ငွေ့ ကိန်းသေ (R = 8,315 J/mol.K = 8315 kJ/kmol.K)

NA = တစ်မိုလ်လျှင် မော်လီကျူးအရေအတွက် = Avogadro's number (NA = 6,02 x 1023 ^/ mol = 6,02 x ¹⁰²⁶ /kmol)

T = အပူချိန် (K)

M = မော်လီကျူးဒြပ်ထု = မိုလာဒြပ်ထု (kg/kmol သို့မဟုတ် gram/mol)

အထက်တွင်ရရှိသော vrms များသည် ဓာတ်ငွေ့တစ်ခုရှိ မော်လီကျူးများ၏ ပျမ်းမျှအမြန်နှုန်းဖြစ်သည်။ အချို့သော မော်လီကျူးများသည် vrms ထက် အမြန်နှုန်းပိုများပြီး အချို့မှာ vrms ထက် အမြန်နှုန်းသေးငယ်သည်။ ၁၈၅၉ ခုနှစ်တွင် James Clerk Maxwell (1831–1879) သည် ဓာတ်ငွေ့တစ်ခုရှိ မော်လီကျူးအမြန်နှုန်းများ၏ ဖြန့်ဖြူးမှုကို သီအိုရီအရ ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့သည်။ Maxwell ၏ မော်လီကျူးအမြန်နှုန်း ဖြန့်ဖြူးမှုကို kinetic သီအိုရီမှ ဆင်းသက်လာသောကြောင့် စံပြဓာတ်ငွေ့မော်လီကျူးများအတွက် ပိုမိုတိကျသည်။ Maxwell ၏ မော်လီကျူးအမြန်နှုန်း ဖြန့်ဖြူးမှုသည် အောက်ပါဂရပ်တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း ပေါ်လာသည်။

၁၉၂၀ ခုနှစ်တွင် သိပ္ပံပညာရှင်အများအပြားသည် အစစ်အမှန်ဓာတ်ငွေ့မော်လီကျူးများ၏ အမြန်နှုန်းဖြန့်ဖြူးမှုကို စုံစမ်းစစ်ဆေးရန် စမ်းသပ်ချက်များ ပြုလုပ်ခဲ့ကြသည်။ စမ်းသပ်ချက်များမှတစ်ဆင့် တွေ့ရှိခဲ့ရသော အစစ်အမှန်ဓာတ်ငွေ့မော်လီကျူးများ၏ အမြန်နှုန်းဖြန့်ဖြူးမှုသည် Maxwell ၏ တွေ့ရှိချက်များနှင့် တစ်ထပ်တည်းကျကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။

ဓာတ်ငွေ့သိပ်သည်းဆ လုံလောက်စွာ မြင့်မားနေချိန်တွင်၊ အစစ်အမှန်ဓာတ်ငွေ့မော်လီကျူးများ၏ စမ်းသပ်မှုအရ ရရှိလာသော အမြန်နှုန်းဖြန့်ဖြူးမှုသည် Maxwell မှရရှိသော သီအိုရီအမြန်နှုန်းဖြန့်ဖြူးမှုနှင့် မကိုက်ညီပါ။ ထို့ကြောင့်၊ နယူတန်မက္ကင်းနစ်ကို အသုံးပြု၍ ဓာတ်ငွေ့များ၏ kinetic သီအိုရီအပေါ် အခြေခံသည့် Maxwell ၏ ဖြန့်ဖြူးမှုသည် အကန့်အသတ်ရှိသည်။ မြင့်မားသောသိပ်သည်းဆများတွင် ဓာတ်ငွေ့မော်လီကျူးများ၏ အမြန်နှုန်းဖြန့်ဖြူးမှုကို ကွမ်တမ်နိယာမများဖြင့် ရှင်းပြနိုင်သည်။

စမ်းသပ်မှုမှတစ်ဆင့် ရရှိသော အစစ်အမှန်ဓာတ်ငွေ့မော်လီကျူးများ၏ နှုန်းထား ဖြန့်ဖြူးမှုသည် အောက်ပါပုံနှင့် တူသည်။

ဤပုံသည် မတူညီသော အပူချိန်နှစ်ခုအတွက် အစစ်အမှန်ဓာတ်ငွေ့မော်လီကျူးများ၏ အလျင်၏ ဖြန့်ဖြူးမှုကို ပြသထားသည်။ ဤစမ်းသပ်မှုမှတစ်ဆင့် ရရှိသော မော်လီကျူးများ၏ အလျင်၏ ဖြန့်ဖြူးမှုဇယားသည် အထက်ဖော်ပြပါ v rms ညီမျှခြင်းနှင့် ကိုက်ညီပါသည် (v rms သည် အပူချိန်နှင့် တိုက်ရိုက်အချိုးကျပါသည်)။ v rms သည် အပူချိန်နှင့် တိုက်ရိုက်အချိုးကျသောကြောင့် အပူချိန်တိုးလာသောအခါ (T₂), မော်လီကျူးနှုန်း ဖြန့်ဖြူးမှုမျဉ်းကွေးသည် ညာဘက်သို့ ပိုမိုရွေ့လျားသွားသည် (v rms သည် ပိုကြီးလာသည်)။ EA (activation energy) သည် ဓာတုဓာတ်ပြုမှုတစ်ခု ဖြစ်ပေါ်လာရန် လိုအပ်သော အနည်းဆုံး kinetic energy ဖြစ်သည်။

အထက်ပါဂရပ်မှကြည့်လျှင် အပူချိန်မြင့်လေ၊ မော်လီကျူးများတွင် activation energy (EA) ထက် kinetic energy ပိုများလေဖြစ်ကြောင်း တွေ့ရှိရသည်။ ထို့ကြောင့် အပူချိန်မြင့်လေ၊ ဓာတုဓာတ်ပြုမှု ပိုမြန်လေဖြစ်သည်။ အပူချိန်မြင့်လေ၊ မော်လီကျူးများ၏ kinetic energy ပိုများလေဖြစ်သည်။ မော်လီကျူးများတွင် kinetic energy မြင့်မားသောကြောင့် ၎င်းတို့ တိုက်မိသောအခါ အတူတကွ ကပ်နေနိုင်သည်။

ဥပမာမေးခွန်း ၅:

^{၂၀ ဒီဂရီစင်တီ} ဂရိတ် အပူချိန်ရှိ လေထဲတွင် နိုက်ထရိုဂျင်မော်လီကျူး (N2) _၏ rms v ကို ဆုံးဖြတ်ပါ (နိုက်ထရိုဂျင်၏ မော်လီကျူးအလေးချိန် = ၂၈ ဂရမ်/မိုလ = ၂၈ ကီလိုဂရမ်/ကီလိုမီတာ)

ဆွေးနွေးချက်

k = 1,38 x ^10‐23 J/K = 1,38 x ^10‐23 (kg m2 ^/ s2 ⁾ /K

T = ၂၀ ^° C + ၂၇၃ = ၂၉၃ K

_N2 ၏ မိုလာဒြပ်ထု သို့မဟုတ် မော်လီကျူးဒြပ်ထု (M) = 2 x 14 u = 2 x14 gram/mol = 28 gram/mol = 28 kg/kmol (N ၏ အက်တမ်ဒြပ်ထု = 14 u။ ဒြပ်စင်များ၏ ဒြပ်စင်ဇယားကို ကြည့်ပါ)

မော်လီကျူးအရေအတွက်/မော်လီကျူး = Avogadro's Number (NA) = 6,02 x ¹⁰²³ /mol = 6,02 x ¹⁰²⁶ /kmol

နိုက်ထရိုဂျင်၏ အလေးချိန် (m3) = ?

နိုက်ထရိုဂျင် rms နှုန်း (v rms) = ?

 

ဥပမာမေးခွန်း ၅:

^{၂၀ ဒီဂရီစင်တီ} ဂရိတ် အပူချိန်တွင် လေထဲတွင် ဟီလီယမ် (He) ၏ rms v ကို ဆုံးဖြတ်ပါ … (ဟီလီယမ်၏ မော်လီကျူးအလေးချိန် = ၄ ဂရမ်/မိုလ = ၄ ကီလိုဂရမ်/ကီလိုမီတာ)

ဆွေးနွေးချက်

k = 1,38 x 10 ^‐23 J/K

T = ၃၀ ^° C + ၂၇၃ = ၂၉၃ K

He ၏ မိုလာဒြပ်ထု/မော်လီကျူးဒြပ်ထု (M) = 4 u = 4 gram/mol = 4 kg/kmol (He ၏ အက်တမ်ဒြပ်ထု = 4 u။ ဒြပ်စင်များ၏ ဒြပ်စင်ဇယားကို ကြည့်ပါ)

မော်လီကျူးအရေအတွက်/မော်လီကျူး = Avogadro's number (NA) = 6,02 x ¹⁰²³ /mol = 6,02 x ¹⁰²⁶ /kmol

အလေးချိန် He (m) = ?

RMS နှုန်း He (v rms) = ?

ဥပမာမေးခွန်း ၅:

^{၂၀ ဒီဂရီစင်တီ} ဂရိတ် အပူချိန်တွင် လေထဲတွင် ဟိုက်ဒရိုဂျင် (H2) _၏ rms v ကို ဆုံးဖြတ်ပါ … (ဟိုက်ဒရိုဂျင်၏ မော်လီကျူးအလေးချိန် = ၂ ဂရမ်/မိုလ် = ၄ ကီလိုဂရမ်/ကီလိုမီတာ)

ဆွေးနွေးချက်

k = 1,38 x 10 ^‐23 J/K

T = ၃၀ ^° C + ၂၇၃ = ၂၉၃ K

ဟိုက်ဒရိုဂျင်၏ မိုလာဒြပ်ထု/M မော်လီကျူးဒြပ်ထု (M) = 2 x 1 u = 2 u = 2 ဂရမ်/မော်လီကျူး = 2 kg/kmol (H ၏ အက်တမ်ဒြပ်ထု = 1 u။ ဒြပ်စင်များ၏ ဒြပ်စင်ဇယားကို ကြည့်ပါ)

မော်လီကျူးအရေအတွက်/မိုလ် = Avogadro's Number (NA) = 6,02 x 102 ³ /မိုလ် = 6,02 x 10 ²⁶ /kmol

_H2 ၏ အလေးချိန် (m) = ?

_H2 ၏ RMS နှုန်း (v rms) = ?

ဥပမာမေးခွန်း ၅:

^{၂၀ ဒီဂရီစင်တီ} ဂရိတ် အပူချိန်တွင် လေထဲတွင် အောက်ဆီဂျင်မော်လီကျူးများ (O2) _၏ rms rate ကို ဆုံးဖြတ်ပါ။ (O2 ၏ မော်လီကျူးအလေးချိန် ₌ 32 ဂရမ်/မိုလ် = 44 kg/kmol)

ဆွေးနွေးချက်

k = 1,38 x 10 ^‐23 J/K

T = ၃၀ ^° C + ၂၇၃ = ၂၉၃ K

မိုလာဒြပ်ထု/အောက်ဆီဂျင်၏ မော်လီကျူးဒြပ်ထု (M) = 2 x 16 u = 32 u = 32 gram/mol = 32 kg/kmol (အက်တမ်ဒြပ်ထု O = 16 u။ ဒြပ်စင်များ၏ ဒြပ်စင်ဇယားကို ကြည့်ပါ)

မော်လီကျူးအရေအတွက်/မော်လီကျူး = Avogadro's Number (NA) = 6,02 x ¹⁰²³ /mol = 6,02 x ¹⁰²⁶ /kmol

_O2 ၏ အလေးချိန် (m) = ?

_H2 ၏ RMS နှုန်း (v rms) = ?

ဥပမာမေးခွန်း ၅:

^{၂၀ ဒီဂရီ} စင်တီဂရိတ် အပူချိန်တွင် လေထဲတွင် ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် ( _CO2 ) မော်လီကျူး များ၏ rms rate ကို ဆုံးဖြတ်ပါ။ (CO2 ၏ မော်လီကျူးထုထည် ₌ ၄၄ ဂရမ်/မိုလ် = ၄၄ ကီလိုဂရမ်/ကီလိုမီတာ)

ဆွေးနွေးချက်

k = 1,38 x ^10‐23 J/K = 1,38 x ^10‐23 (kg m2 ^/ s2 ⁾ /K

T = ၃၀ ^° C + ၂၇၃ = ၂၉၃ K

_CO2 ၏ မိုလာဒြပ်ထု/မော်လီကျူးဒြပ်ထု (M) = 12 u + (2 x 16 u) = 12 u + 32 u = 44 u = 44 ဂရမ်/မို = 44 kg/kmol (အက်တမ်ဒြပ်ထု C = 12 u၊ အက်တမ်ဒြပ်ထု O = 16 u။ ဒြပ်စင်များ၏ ဒြပ်စင်ဇယားကို ကြည့်ပါ)

မော်လီကျူးအရေအတွက်/မော်လီကျူး = Avogadro's number (NA ₎ = 6,02 x ¹⁰²³ /mol = 6,02 x ¹⁰²⁶ /kmol

_CO2 ၏ အလေးချိန် (m3) = ?

_CO2 rms နှုန်း (v rms) = ?

ဓာတ်ငွေ့အမျိုးအစားအချို့၏ v rms

အခု ဓာတ်ငွေ့အမျိုးအစားအတော်များများရဲ့ rms v ကို နှိုင်းယှဉ်ကြည့်ရအောင်။

ဟိုက်ဒရိုဂျင် (H2 _{) = 1917 m/s = 1,92 km/s (20} ^° C တွင် )

^{v rms ဟီလီယမ် (He) = 1355,7 m/s = 1,36 km/s (20 o} C အပူချိန်တွင် )

နိုက်ထရိုဂျင် (N2 _{) = 510,75 m/s = 0,51 km/s (20} ^° C အပူချိန်တွင် )

v rms အောက်ဆီဂျင် (O2 _{) = ၄၇၈.၄ မီတာ/စက္ကန့် = ၀.၄၈ ကီလိုမီတာ/စက္ကန့် (၂၀} ^{ဒီဂရီစင်တီ} ဂရိတ် အပူချိန်တွင် )

v rms ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် (CO2 _{) = 407,6 m/s = 0,41 km/s (20} ^o C အပူချိန်တွင် )

အမြင့်ဆုံး rms အလျင်ရှိသော ဓာတ်ငွေ့မှာ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဖြစ်ပြီး အနိမ့်ဆုံးမှာ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်ဖြစ်သည်။ ယခု ၎င်းကို ကမ္ဘာ့မျက်နှာပြင်ရှိ လွတ်မြောက်အလျင်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ကြည့်ပါ (လွတ်မြောက်အလျင် = 11,2 km/s)။ လွတ်မြောက်အလျင်သည် အရာဝတ္ထုတစ်ခု ကမ္ဘာ့ဆွဲငင်အားစက်ကွင်းမှ လွတ်မြောက်ရန် လိုအပ်သော အနည်းဆုံးအလျင်ဖြစ်သည်။

ဓာတ်ငွေ့မော်လီကျူးများ၏ vrms များသည် လွတ်မြောက်အလျင်၏ ၁/၆ ဆသာရှိပါက (၁/၆ x ၁၁.၂ km/s = ၁.၈၆ km/s)၊ လွတ်မြောက်အလျင်ထက် အလျင်ပိုများသော ဓာတ်ငွေ့မော်လီကျူးများစွာရှိသည် (အထက်တွင်ရှင်းပြထားသော မော်လီကျူးအလျင်များ၏ ဖြန့်ဖြူးမှုကို သတိရပါ)။ ၂၀ ^{ဒီဂရီ စင်တီဂရိတ် အပူချိန်တွင် vrms ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဓာတ်ငွေ့ = ၁.၉၂ km/s (၁.၈၆ km/s >)။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ၂၀ ဒီဂရီစင်တီ} ဂရိတ် အပူချိန်တွင် ဟီလီယမ်ဓာတ်ငွေ့၏ vrms များသည် တစ်နာရီလျှင် ၁.၃၆ km (၁.၈၆ km/s နီးပါး) ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ၂၀ ^{ဒီဂရီစင်တီ} ဂရိတ် အပူချိန်တွင်ဖြစ်သည်။

အပူချိန်မြင့်လေ၊ rms တန်ဖိုးမြင့်လေဖြစ်သည်။ rms တန်ဖိုးမြင့်လေ၊ ကမ္ဘာ့ဆွဲငင်အားစက်ကွင်းမှ လွတ်မြောက်နိုင်ခြေ ပိုများလေဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့်ပင် ကမ္ဘာ့လေထုတွင် အခမဲ့ဟီလီယမ်နှင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင် မရှိခြင်း ဖြစ်သည်။

ဂြိုဟ်တစ်ခု၏ လွတ်မြောက်အလျင်၏ ပမာဏနှင့် ဓာတ်ငွေ့မော်လီကျူးများ၏ rms အလျင်သည် ဂြိုဟ် သို့မဟုတ် ဂြိုဟ်တုတွင်ရှိသော လေထုအမျိုးအစားကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။ ဗီးနပ်စ်ဂြိုဟ်၏ လွတ်မြောက်အလျင်သည် တစ်စက္ကန့်လျှင် ၁၀.၃ ကီလိုမီတာဖြစ်သည်။ CO2 ၏ rms အလျင်သည် _{အလွန်} သေးငယ်သောကြောင့် ဗီးနပ်စ်ဂြိုဟ်၏ လေထုမှ လွတ်မြောက်ရန် ခက်ခဲသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ဂျူပီတာ၏ လွတ်မြောက်အလျင်သည် တစ်စက္ကန့်လျှင် ၆၀ ကီလိုမီတာဖြစ်ပြီး ဂျူပီတာ၏ အချင်းကြီးမားမှုကြောင့် အတော်လေး များပြားသည်။ ထို့ကြောင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှင့် ဟီလီယမ်တို့သည် ဂျူပီတာ၏ ဆွဲငင်အားစက်ကွင်းမှ လွတ်မြောက်နိုင်မည်မဟုတ်ပေ။