Помимо давления, одной из величин, определяющих макроскопическую природу газа, является температура (T). Уравнение давления газа:
Объедините уравнение 1 и уравнение 2 :
Это уравнение, описывающее зависимость средней кинетической энергии газов от абсолютной температуры газа.
Температура прямо пропорциональна средней поступательной кинетической энергии молекул газа. Чем выше температура, тем выше средняя поступательная кинетическая энергия, чем ниже температура, тем ниже средняя поступательная кинетическая энергия. Таким образом, можно заключить, что температура является мерой средней кинетической энергии поступательного движения молекул.
Другая форма уравнения для средней кинетической энергии газа:
n = число молей (моль), R = универсальная газовая постоянная (R = 8.315 Дж/моль·К = 8315 кДж/кмоль·К), T = абсолютная температура (Кельвин), EK = средняя поступательная кинетическая энергия молекулы газа (Дж).
k = постоянная Больцмана, R = универсальная газовая постоянная, NA = число Авогадро, M = молекулярная масса, m = масса, n = количество молей.
Во-первых, поступательная кинетическая энергия — это кинетическая энергия, которой обладают объекты или молекулы. Поступательные движения могут быть прямолинейными или параболическими. В то время как вращательная кинетическая энергия равна кинетической энергии, которой обладают объекты или молекулы, совершающие вращательное движение.
Во-вторых, средняя поступательная кинетическая энергия в приведенном выше уравнении применима только к одноатомным газам. Примерами одноатомных газов являются He (гелий), Ar (аргон) и др. Помимо одноатомных газов, существуют также двуатомные газы. Примерами двуатомных газов являются O2 (кислород), N2 (азот), CO (оксид углерода) и др. Существуют также многоатомные газы. Например, CO2 (диоксид углерода) и др. Одноатомный газ состоит только из одного атома; двуатомный газ состоит из двух атомов, а многоатомный газ состоит из множества атомов.
Во-третьих, абсолютная температура должна быть указана по шкале Кельвина (K). Если температура по-прежнему указана по шкале Цельсия ( ° C), сначала переведите ее в шкалу Кельвина (K).
В-четвертых, уравнения 1 и 2, приведенные выше, применимы не только к газообразным веществам, но и к жидкостям и газообразным веществам.
Пример задачи:
Какова средняя поступательная кинетическая энергия молекул в газе при температуре 40 °C?
решение:
