分子速度和动能

所有气体粒子都有动能，它是粒子质量 和速度，或是速率的大小，的函数。随着每次碰撞，各个气体粒子的速率改变。因此，气体粒子的集合 其实有速度的分布或范围 和动能。意思是在任何瞬间，有些分子 移动的比其他慢，然而，平均动能维持一样。平均动能与速度平方的 平均有关，或均方速度 对于给定气体，两者在给定温度下 维持固定不变。现在，一莫耳气体的平均动能 透过引入亚佛加厥常数NA来表示。每粒子质量 和每莫耳亚佛加厥常数的乘积 等于气体的莫耳质量，以公斤/莫耳为单位 回想一下动力分子理论中 一莫耳气体的平均动能 正比于温度。透过复杂的推导，等比常数 是3/2 R。结合两个方程式，重新排列 各项，并在两边取平方根 可得出均方速度的平方根 也被称为均方根速度，或RMS，速度 也就是莫耳质量，和气体的绝对温度。RMS速度反比 于莫耳质量，并正比于温度。假设两个气体 氦气和氩气 在相同温度下。氦气有较低的莫耳质量，方程式指出氦气必有高于氩气的 RMS速度。在相同温度下，三种气体—氦气，氩气和氯气的分子速度的分布图中，也得到类似的观察。注意虽然所有气体有 相同的平均动能，最轻的气体，氢气，同时有最高的RMS速度和最广的速度 分布，对应分子速 率的最广范围。任何气体的速度分布图，例如氩气，在不同温度呈现RMS速度的增加 以及在较高温度下速度分 布的扩大。简言之，气体在较高温度下移动较快。例如，热的食物中产生香气的气体颗粒 比冷的食物中的粒子移动更快。因此，热的食物测到的比冷的食物快。