Velocidades Moleculares e Energia Cinética

Todas as partículas de gás têm energia cinética, que é uma função da massa das partículas, em quilogramas, e velocidade, ou a magnitude da sua velocidade, em metros por segundo. Em cada colisão, as velocidades das partículas individuais do gás mudam. Portanto, um conjunto de partículas de gás tem realmente uma distribuição, ou alcance, de velocidades e energias cinéticas.

Isto significa que num dado, algumas moléculas estão a mover-se mais lentamente do que outras;no entanto, a energia cinética média permanece igual. A energia cinética média está relacionada com a média dos quadrados das velocidades, ou velocidade quadrada-média ambas permanecem constantes a uma dada temperatura para um dado gás. Agora, a energia cinética média de um mol de um gás é expressa pela introdução da constante de Avogadro, NA.O produto da massa por partícula e a constante de partículas por mol de Avogadro é igual à massa molar do gás em quilogramas por mol.

Lembremo-nos da teoria molcular cinética onde a energia cinética média de um mol de gás é diretamente proporcional à temperatura. Através de derivações complexas, a constante de proporcionalidade é de 3/2 R.Combinando as duas equações, reorganizando os termos e tomando a raiz quadrada em ambos os lados se relaciona a raiz quadrada da velocidade quadrada-média também denominada de raiz-quadrada-média ou RMS, velocidade a massa molar e a temperatura absoluta de um gás. A velocidade RMS é inversamente proporcional à massa molar e diretamente proporcional à temperatura.

Suponhamos que dois gases hélio e argônio estão à mesma temperatura. Como o hélio tem a massa molar inferior, a equação indica que o hélio deve ter uma velocidade RMS mais elevada do que o argônio. Uma observação semelhante é feita numa parcela da distribuição de velocidades molculares para três gases hélio, argônio e cloro à mesma temperatura.

Note-se que, apesar de todos os gases terem a mesma energia cinética média, o gás mais leve, o hélio, tem tanto a maior velocidade RMS como a distribuição da velocidade mais ampla, correspondente à mais vasta gama de velocidades molculares. Um gráfico da distribuição de velocidade para qualquer gás digamos, argônio a diferentes temperaturas apresenta um aumento da velocidade RMS e um alargamento da distribuição da velocidade a temperaturas superiores. Em resumo, os gases movem-se mais rapidamente a temperaturas mais elevadas.

Por exemplo, as partículas de gás que provocam o aroma dos alimentos quentes movem-se mais rapidamente do que as partículas dos alimentos frios. Assim, os alimentos quentes são detectados mais rapidamente do que os alimentos frios.