Średnia energia kinetyczna gazu
Oprócz ciśnienia, jedną z wielkości określających makroskopowe właściwości gazu jest temperatura (T). Równanie ciśnienia gazu, wyprowadzone w ramach tematu Kinetyczna Teoria Gazów, można zapisać ponownie:
Równanie prawa gazu doskonałego, które zostało wyprowadzone w temacie Prawa gazu doskonałego, zapisuje się ponownie:
PV = NkT → Równanie b
Rozważ równanie a i równanie b. Lewe strony są równe, a prawe prawie równe. Ponieważ lewe strony są równe, oba równania można połączyć:
Jeżeli pomnożymy lewą i prawą stronę przez 3/2, to równanie zmieni swoją postać na:
Temperatura jest wprost proporcjonalna do średniej energii kinetycznej ruchu translacyjnego cząsteczek gazu. Im wyższa temperatura, tym większa średnia energia kinetyczna ruchu translacyjnego, i odwrotnie, im niższa temperatura, tym mniejsza średnia energia kinetyczna ruchu translacyjnego. Możemy zatem stwierdzić, że temperatura jest miarą średniej energii kinetycznej ruchu translacyjnego cząsteczek.
Równanie temperatury bezwzględnej względem energii kinetycznej ruchu translacyjnego 2 można zapisać w innej formie:
Po pierwsze, energia kinetyczna ruchu translacyjnego to energia kinetyczna obiektu lub cząsteczki poruszającej się ruchem translacyjnym. Ruch translacyjny może być liniowy, ukośny lub paraboliczny. Jej odpowiednikiem jest energia kinetyczna ruchu obrotowego. Energia kinetyczna ruchu obrotowego to energia kinetyczna obiektu lub cząsteczki poruszającej się ruchem obrotowym.
Po drugie, średnia energia kinetyczna ruchu translacyjnego w powyższym równaniu dotyczy tylko gazów jednoatomowych. Przykładami gazów jednoatomowych są He (hel), Ar (argon) itd. Oprócz gazów jednoatomowych istnieją również gazy dwuatomowe. Przykładami gazów dwuatomowych są O₂ ( tlen), N₂ ( azot), CO₂ (tlenek węgla) itd. Istnieją również gazy wieloatomowe, na przykład CO₂ ( dwutlenek węgla) itd. Gazy jednoatomowe składają się tylko z jednego atomu, gazy dwuatomowe składają się z dwóch atomów, a gazy wieloatomowe składają się z wielu atomów.
Po trzecie , temperatura bezwzględna musi być wyrażona w skali K (K). Jeśli temperatura nadal jest wyrażona w skali Celsjusza ( ° C), najpierw należy ją przeliczyć na skalę Kelvina (K).
Po czwarte, równanie 1 i równanie 2 powyżej odnoszą się nie tylko do substancji gazowych, ale także do cieczy i substancji gazowych.
Przykłady problemów:
Jaka jest średnia energia kinetyczna ruchu translacyjnego cząsteczek gazu w temperaturze 40 o C?
Pembahasan
