Gasatome oder -moleküle wirken fast unabhängig voneinander im Vergleich zu Flüssigkeiten oder Festkörpern, deren Partikel eine größere Korrelation aufweisen. Dies liegt daran, dass ein Gas tausendmal mehr Volumen einnehmen kann als die entsprechende Flüssigkeit. Der quadratische Mittelwert der Geschwindigkeit von Gaspartikeln variiert gemäß der „Maxwell Speed Distribution“ direkt mit der Temperatur. Diese Gleichung ermöglicht die Berechnung der Geschwindigkeit aus der Temperatur.
Dabei ist P der Druck, V das Volumen (nicht die Geschwindigkeit), n die Molzahl der Gasteilchen, R die ideale Gaskonstante und T die Temperatur.
Beachten Sie die Tatsache, dass die Geschwindigkeit für ein einzelnes Gasteilchen nicht aus der Temperatur des zusammengesetzten Gases abgeleitet werden kann. Im Wesentlichen hat jedes Teilchen eine andere Geschwindigkeit und damit eine andere Temperatur. Diese Tatsache wurde ausgenutzt, um die Technik der Laserkühlung abzuleiten. Als ganzes oder einheitliches System hat das Gas jedoch eine Temperatur, die gemessen werden kann.
Stellen Sie sicher, dass Sie die Einheiten konsequent verwenden. Wenn beispielsweise das Molekulargewicht in Gramm pro Mol angenommen wird und der Wert der idealen Gaskonstante in Joule pro Mol pro Grad angegeben wird Kelvin und die Temperatur in Grad Kelvin, dann ist die ideale Gaskonstante in Joule pro Mol-Grad Kelvin und die Geschwindigkeit in Metern pro zweite.
Üben Sie mit diesem Beispiel: Wenn das Gas Helium ist, beträgt das Atomgewicht 4,002 Gramm/Mol. Bei einer Temperatur von 293 Grad Kelvin (etwa 68 Grad Fahrenheit) und einer idealen Gaskonstante von 8,314 Joule pro Mol-Grad Kelvin beträgt die quadratische Mittelgeschwindigkeit der Heliumatome: