5.8
Alle Gasteilchen haben kinetische Energie, was eine Funktion der Masse des Teilchens ist, in Kilogramm und Geschwindigkeit oder die Höhe seiner Geschwindigkeit, in Metern pro Sekunde. Bei jeder Kollision verändern sich die Geschwindigkeiten der einzelnen Gasteilchen. Daher hat eine Sammlung von Gasteilchen eine bestimmte Verteilung oder Reichweite an Geschwindigkeiten und kinetischen Energien.
Das bedeutet jedoch, dass zu jedem Zeitpunkt einige Moleküle sich langsamer bewegen als andere, die mittlere kinetische Energie bleibt jedoch gleich. Die mittlere kinetische Energie bezieht sich auf die durchschnittlichen Quadrate der Geschwindigkeiten oder die quadratisch gemittelte Geschwindigkeit wobei beide bei einer gegebenen Temperatur für ein gegebenes Gas konstant bleiben. Nun wird die durchschnittliche kinetische Energie eines Gasmoles durch die Einführung der Avogadro-Konstante NA ausgedrückt.
Das Produkt der Masse pro Teilchen und die Avogadro-Konstante von Teilchen pro Mol entspricht der molaren Masse des Gases in Kilogramm/Mol. Erinnern wir uns an die kinetische Gastheorie:die durchschnittliche kinetische Energie eines Gasmoles ist direkt proportional zur Temperatur. Durch komplexe Ableitungen wird die Boltzmann-Konstante als 3/2*R festgestellt.
Wenn wir die beiden Gleichungen zusammenführen und umstellen sowie die Quadratwurzel auf beiden Seiten ziehen, ergibt das die Quadratwurzel der mittleren quadratischen Geschwindigkeit auch RMS genannt, Geschwindigkeit die molare Masse und die absolute Temperatur eines Gases. Die mittlere quadratische Geschwindigkeit ist umgekehrt proportional zur molaren Masse und direkt proportional zur Temperatur. Angenommen, zwei Gase Helium und Argon haben die gleiche Temperatur.
Da Helium die geringere Molmasse hat, gibt die Gleichung an, dass Helium eine höhere mittlere quadratische Geschwindigkeit als Argon haben muss. Eine ähnliche Beobachtung wird in einem Diagramm der Verteilung der Teilchengeschwindigkeiten für drei Gase Helium, Argon, und Chlor bei gleicher Temperatur gemacht. Beachten Sie, dass obwohl alle Gase die gleiche durchschnittliche kinetische Energie haben, das leichteste Gas, Helium, sowohl die höchste mittlere quadratische Geschwindigkeit als auch die breiteste Geschwindigkeitsverteilung hat, die dem breitesten Spektrum der Teilchengeschwindigkeiten entspricht.
Ein Diagramm der Geschwindigkeitsverteilung für jedes Gas sagen wir Argon zeigt bei verschiedenen Temperaturen einen Anstieg der mittleren quadratischen Geschwindigkeit und eine Erweiterung der Geschwindigkeitsverteilung bei höheren Temperaturen. Kurz gesagt:Gase bewegen sich bei höheren Temperaturen schneller. Wie zum Beispiel die aromaverursachenden Gasteilchen von heißen Lebensmitteln bewegen sich schneller als Teilchen aus kalten Lebensmitteln.
So werden warme Speisen schneller gerochen als kalte.
Die kinetische Molekulartheorie erklärt qualitativ das durch die verschiedenen Gasgesetze beschriebene Verhalten. Die Postulate dieser Theorie können…
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