Energia cinética média de um gás
Além da pressão, uma das grandezas que indica as propriedades macroscópicas de um gás é a temperatura (T). A equação da pressão de um gás, que foi derivada no tópico da Teoria Cinética dos Gases, é apresentada novamente:
A equação da Lei dos Gases Ideais, que foi derivada no tópico sobre a Lei dos Gases Ideais, é escrita novamente:
PV = NkT → Equação b
Considere a equação a e a equação b. Os lados esquerdos são iguais, enquanto os lados direitos são quase iguais. Como os lados esquerdos são iguais, as duas equações podem ser combinadas:
Se multiplicarmos os lados esquerdo e direito por 3/2, esta equação mudará para a seguinte forma:
A temperatura é diretamente proporcional à energia cinética translacional média das moléculas de um gás. Quanto maior a temperatura, maior a energia cinética translacional média; inversamente, quanto menor a temperatura, menor a energia cinética translacional média. Podemos concluir que a temperatura é uma medida da energia cinética translacional média das moléculas.
A equação da temperatura absoluta em função da energia cinética translacional 2 pode ser escrita de uma forma diferente:
Primeiramente, a energia cinética translacional é a energia cinética possuída por um objeto ou molécula que realiza um movimento de translação. O movimento de translação pode ser linear, oblíquo ou parabólico. Sua contraparte é a energia cinética rotacional. A energia cinética rotacional é a energia cinética possuída por um objeto ou molécula que realiza um movimento de rotação.
Em segundo lugar, a energia cinética translacional média na equação acima aplica-se apenas a gases monoatômicos. Exemplos de gases monoatômicos são He (hélio), Ar (argônio), etc. Além dos gases monoatômicos, existem também gases diatômicos. Exemplos de gases diatômicos são O₂ ( oxigênio), N₂ ( nitrogênio), CO (monóxido de carbono), etc. Existem também gases poliatômicos. Por exemplo, CO₂ ( dióxido de carbono), etc. Os gases monoatômicos são compostos por apenas um átomo, os gases diatômicos são compostos por dois átomos e os gases poliatômicos são compostos por muitos átomos.
Terceiro , a temperatura absoluta deve ser expressa na escala Kelvin (K). Se a temperatura ainda estiver na escala Celsius ( ° C), primeiro converta-a para a escala Kelvin (K).
Em quarto lugar, as equações 1 e 2 acima não se aplicam apenas a substâncias gasosas, mas também a substâncias líquidas e gasosas.
Exemplo de problema:
Qual é a energia cinética translacional média das moléculas em um gás a 40 ° C?
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