Molekulare kinetische Energie

Stellen Sie sich ein Gas in einem Behälter vor; die zufällige Bewegung der Moleküle verursacht mehrere Kollisionen mit den Wänden.

Bei Kollisionen übt jedes Molekül eine Kraft auf die Wände des Behälters aus, die die Quelle des vom Gas ausgeübten Drucks ist.

Wenn alle Gasmoleküle die gleiche Geschwindigkeit haben, führt die Wechselwirkung mit der Wand in x-Richtung für kleine Zeitintervalle zu einer Änderung der x-Komponente von Geschwindigkeit und Impuls.

Bleibt die Anzahl der Moleküle pro Volumeneinheit konstant, kann die Anzahl der Kollisionen für eine bestimmte Fläche und die Änderung des Gesamtimpulses während des kleinen Intervalls bestimmt werden.

Wendet man das zweite Newtonsche Gesetz an, so hängt der vom Gas ausgeübte Druck von der Masse, der Geschwindigkeit und der Anzahl der Moleküle pro Volumen des Moleküls ab.

Unter Berücksichtigung der isotropen Bedingung bezieht sich die durchschnittliche Geschwindigkeit eines Gasmoleküls auf die Geschwindigkeitskomponenten und entspricht der dreifachen Geschwindigkeit einer Komponente.

Durch Substitution und Vergleich mit der idealen Gasgleichung wird die durchschnittliche translationale kinetische Energie von n Mol Gas bestimmt.