Gli atomi o le molecole di gas agiscono quasi indipendentemente l'uno dall'altro rispetto ai liquidi o ai solidi, le cui particelle hanno una maggiore correlazione. Questo perché un gas può occupare migliaia di volte più volume del liquido corrispondente. La velocità quadrata medio-radice delle particelle di gas varia direttamente con la temperatura, secondo la "Maxwell Speed Distribution". Tale equazione consente il calcolo della velocità dalla temperatura.
Derivazione dell'equazione di distribuzione della velocità Maxwell

Impara la derivazione e l'applicazione dell'equazione Maxwell Speed Distribution. Tale equazione è basata e derivata dall'equazione della legge del gas ideale:


PV \u003d nRT


dove P è pressione, V è volume (non velocità), n è il numero di moli di gas particelle, R è la costante di gas ideale e T è la temperatura.


Studia come questa legge del gas è combinata con la formula dell'energia cinetica:


KE \u003d 1/2 mv ^ 2 \u003d 3 /2 k T.


Apprezzare il fatto che la velocità di una singola particella di gas non può essere derivata dalla temperatura del gas composito. In sostanza, ogni particella ha una velocità diversa e quindi ha una temperatura diversa. Questo fatto è stato sfruttato per derivare la tecnica del raffreddamento laser. Nel suo complesso o unificato, tuttavia, il gas ha una temperatura che può essere misurata.


Calcola la velocità quadratica medio-radice delle molecole di gas dalla temperatura del gas usando la seguente equazione:


Vrms \u003d (3RT /M) ^ (1/2)


Assicurati di utilizzare le unità in modo coerente. Ad esempio, se si considera che il peso molecolare è in grammi per mole e il valore della costante di gas ideale è in joule per mole per gradi Kelvin e la temperatura è in gradi Kelvin, la costante di gas ideale è in joule per mole gradi Kelvin e la velocità è in metri al secondo.


Esercitati con questo esempio: se il gas è elio, il peso atomico è di 4,002 grammi /mole. A una temperatura di 293 gradi Kelvin (circa 68 gradi Fahrenheit) e con la costante di gas ideale pari a 8.314 joule per Kelvin di grado molare, la velocità quadratica medio-radice degli atomi di elio è:


(3 x 8,314 x 293 /4,002) ^ (1/2) \u003d 42,7 metri al secondo.


Usa questo esempio per calcolare la velocità dalla temperatura.