Atomy lub cząsteczki gazu działają prawie niezależnie od siebie w porównaniu z cieczami lub ciałami stałymi, których cząsteczki mają większą korelację. Dzieje się tak, ponieważ gaz może zajmować tysiące razy większą objętość niż odpowiadająca mu ciecz. Średnia kwadratowa prędkość cząstek gazu zmienia się bezpośrednio wraz z temperaturą, zgodnie z „Rozkładem prędkości Maxwella”. Równanie to umożliwia obliczenie prędkości z temperatury.
gdzie P to ciśnienie, V to objętość (nie prędkość), n to liczba moli cząstek gazu, R to idealna stała gazu, a T to temperatura.
Doceń fakt, że prędkości pojedynczej cząstki gazu nie można wyprowadzić z temperatury gazu złożonego. Zasadniczo każda cząstka ma inną prędkość, a więc ma inną temperaturę. Fakt ten został wykorzystany do opracowania techniki chłodzenia laserowego. Jednak jako całość lub zunifikowany system, gaz ma temperaturę, którą można zmierzyć.
Upewnij się, że używasz jednostek konsekwentnie. Na przykład, jeśli przyjmuje się, że masa cząsteczkowa jest w gramach na mol, a wartość idealnej stałej gazu jest w dżulach na mol na stopień Kelvin, a temperatura jest w stopniach Kelvina, wtedy idealna stała gazu jest w dżulach na stopień molowy Kelvina, a prędkość w metrach na druga.
Przećwicz ten przykład: jeśli gazem jest hel, masa atomowa wynosi 4,002 grama/mol. W temperaturze 293 stopni Kelvina (około 68 stopni Fahrenheita) i przy idealnej stałej gazowej wynoszącej 8,314 dżuli na molo-kelwin, średnia kwadratowa prędkość atomów helu wynosi: