Hoe snelheid te berekenen op basis van temperatuur

Gasatomen of moleculen werken bijna onafhankelijk van elkaar in vergelijking met vloeistoffen of vaste stoffen, waarvan deeltjes een grotere correlatie hebben. Dit komt omdat een gas duizenden keren meer volume kan innemen dan de overeenkomstige vloeistof. De root-mean-square snelheid van gasdeeltjes varieert direct met de temperatuur, volgens de "Maxwell Speed ​​Distribution". Die vergelijking maakt de berekening van de snelheid uit de temperatuur mogelijk.

waarbij P druk is, V is volume (niet snelheid), n is het aantal mol gasdeeltjes, R is de ideale gasconstante en T is de temperatuur.

Merk op dat de snelheid voor een enkel gasdeeltje niet kan worden afgeleid uit de temperatuur van het samengestelde gas. In wezen heeft elk deeltje een andere snelheid en dus een andere temperatuur. Van dit feit is gebruik gemaakt om de techniek van laserkoeling af te leiden. Als geheel of verenigd systeem heeft het gas echter een temperatuur die kan worden gemeten.

Zorg ervoor dat u eenheden consequent gebruikt. Als het molecuulgewicht bijvoorbeeld in gram per mol is en de waarde van de ideale gasconstante in joule per mol per graad Kelvin, en de temperatuur is in graden Kelvin, dan is de ideale gasconstante in joule per mol-graad Kelvin, en de snelheid is in meter per tweede.

Oefen met dit voorbeeld: als het gas helium is, is het atoomgewicht 4,002 gram/mol. Bij een temperatuur van 293 graden Kelvin (ongeveer 68 graden Fahrenheit) en met een ideale gasconstante van 8,314 joule per mol-graad Kelvin, is de wortel-gemiddelde-kwadraatsnelheid van de heliumatomen:

  • Delen
instagram viewer