气体的平均动能

气体的平均动能

除了压力之外,温度(T)也是表征气体宏观性质的物理量之一。气体动力学理论中推导出的气体压力方程可以再次写出:

该气体的平均动能为1

该气体的平均动能为2

该气体的平均动能为3

在理想气体定律章节中推导出的理想气体定律方程式再次写出如下:

PV = NkT → 方程 b

考虑方程 a 和方程 b。它们的左侧相等,而右侧近似相等。由于左侧相等,这两个方程可以合并:

该气体的平均动能为4

如果等式两边同时乘以 3/2,则该等式将变为:

该气体的平均动能为5

该气体的平均动能为11

温度与气体分子的平均平动动能成正比。温度越高,平均平动动能越大;反之,温度越低,平均平动动能越小。由此可见,温度是衡量分子平均平动动能的指标。

绝对温度与平动动能的关系式 2 可以写成另一种形式:

该气体的平均动能为6

该气体的平均动能为7

该气体的平均动能为8

该气体的平均动能为9

首先,平动动能是指物体或分子做平动时所具有的动能。平动可以是直线运动、斜向运动或抛物线运动。与其相对的是转动动能。转动动能是指物体或分子做旋转运动时所具有的动能。

其次,上述方程中的平均平动动能仅适用于单原子气体。单原子气体的例子有氦气(He)、氩气(Ar)等。除了单原子气体外,还有双原子气体。双原子气体的例子有氧气(O₂ )、氮气(N₂ )、一氧化碳(CO)等。此外,还有多原子气体。例如,二氧化碳(CO₂ )等。单原子气体仅由一个原子构成,双原子气体由两个原子构成,多原子气体由多个原子构成。

第三,绝对温度必须以开尔文 (K) 表示。如果温度仍然是摄氏度 ( ° C),则首先将其转换为开尔文 (K)。

第四,上述方程式 1 和方程式 2 不仅适用于气态物质,也适用于液体和气态物质。

问题示例:

40 ℃时气体分子的平均平动动能是多少?

讨论

该气体的平均动能为10

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