5.8
לכל חלקיקי הגז יש אנרגיה קינטית, שהיא פונקציה של מסת החלקיקים בקילוגרמים ומהירותם במטרים לשנייה. עם כל התנגשות, מהירותו של כל חלקיק משתנה. לכן, למצבור חלקיקי גז למעשה יש מנעד, או טווח של מהירויות ואנרגיות קינטיות.
המשמעות היא שבכל רגע נתון יש מולקולות הנעות לאט יותר מאחרות. יחד עם זאת, האנרגיה הקינטית הממוצעת לא משתנה. האנרגיה הקינטית הממוצעת קשורה לממוצע הריבועים של המהירויות או המהירות הריבועית הממוצעת הנותרת קבועה עבור גז נתון בהינתן טמפרטורה קבועה.
האנרגיה הקינטית הממוצעת של מול גז אחד מובעת באמצעות קבוע אבוגדרו, NA.מכפלת מסת החלקיק בקבוע אבוגדרו של חלקיקים למול שווה למסה המולרית של הגז בקילוגרמים למול. זכרו כי לפי התאוריה הקינטית של גזים, ממוצע האנרגיה הקינטית של מול גז אחד נמצא ביחס ישר לטמפרטורה. באמצעות חישובים מורכבים, קבוע היחס התגלה כ-3/2 R.בחיבור שתי המשוואות, סידור אברי השבר והוצאת השורש המרובע משני האגפים נחלץ את המהירות הריבועית הממוצעת הקרויה גם RMS, המסה המולית, והטמפרטורה המוחלטת של הגז.
מהירות RMS נמצאת ביחס הפוך למסה המולית וביחס ישר לטמפרטורה. נניח ששני גזים, הליום וארגון הם באותה טמפרטורה. מאחר שלהליום יש מסה מולית קטנה יותר, המשוואה מראה שלהליום חייב להיות RMS גבוה יותר מארגון.
נוכל לעמוד על אבחנה דומה אם נבחן גרף של חלוקת מהירויות החלקיקים של שלושה גזים:הליום, ארגון וכלור באותה טמפרטורה. שימו לב שלמרות שלכל הגזים יש אותה אנרגיה קינטית ממוצעת, לגז הקל ביותר, הליום, יש גם RMS הגבוה ביותר וגם טווח פיזור המהירויות גדול ביותר בהתאמה למנעד הרחב ביותר של המהירויות המולקולריות. גרף של טווח המהירויות לכל גז שהוא, לדוגמה, של ארגון, בטמפרטורות שונות, מראה כי חלה עלייה ב-RMS והרחבת מנעד המהירויות עם עליית הטמפרטורה.
בקצרה, גזים נעים מהר יותר ככל שעולה הטמפרטורה. לדוגמה, חלקיקי הריח המופצים כגז ממאכלים חמים נעים מהר יותר מחלקיקי מזון קר. לכן אנחנו מזהים אוכל חם מהר יותר מאוכל קר.
התיאוריה המולקולרית הקינטית מסבירה באופן איכותי את ההתנהגויות המתוארות על ידי חוקי הגזים השונים. ניתן ליישם את ההנחות של תיאוריה זו בצורה כמותית יותר…
זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.