5.8
Все частицы газа обладают кинетической энергией, которая является функцией массы частицы в килограммах и скорости, или величины ее скорости, в метрах в секунду. При каждом столкновении, скорости отдельных частиц газа меняются. Следовательно, совокупность частиц газа на самом деле имеет распределение, или диапазон скоростей и кинетических энергий.
Это означает, что одни молекулы движутся медленнее, чем другие, однако средняя кинетическая энергия остается прежней. Средняя кинетическая энергия связана со средним квадратом скоростей или среднеквадратичной скоростью оба значения остаются постоянными при данной температуре для данного газа. Теперь средняя кинетическая энергия одного моля газа выражается введением постоянной Авогадро, NA.Произведение массы частицы и постоянной Авогадро для частиц на моль равно молярной массе газа в килограммах на моль.
Вспомните из кинетической молекулярной теории, что средняя кинетическая энергия моля газа прямо пропорциональна температуре. Посредством сложных выводов были получены данные, о том, что константа пропорциональности равна 3/2 R.Объединение двух уравнений, перестановка членов и извлечение квадратного корня с обеих сторон дает квадратный корень из среднеквадратичной скорости, также называемый среднеквадратичным значением, скорость молярную массу и абсолютную температуру газа. Среднеквадратичное значение скорости обратно пропорционально молярной массе и прямо пропорционально температуре.
Предположим, что два газа гелий и аргон имеют одинаковую температуру. Поскольку гелий имеет более низкую молярную массу, уравнение показывает, что гелий должен иметь более высокую среднеквадратичную скорость, чем аргон. Аналогичное наблюдение сделано на графике распределения молекулярных скоростей для трех газов гелия, аргона и хлора при одинаковой температуре.
Обратите внимание, что хотя все газы имеют одинаковую среднюю кинетическую энергию, самый легкий газ, гелий, имеет, как самую высокую среднеквадратичную скорость, так и самое широкое распределение скоростей, соответствующее самому широкому диапазону молекулярных скоростей. График распределения скорости для любого газа скажем, аргона при различных температурах показывает увеличение среднеквадратичной скорости и расширение распределения скорости при более высоких температурах. Иными словами, газы движутся быстрее при более высоких температурах.
Например, вызывающие аромат частицы газа от горячей пищи движутся быстрее, чем частицы от холодной пищи. Таким образом, легче почувствовать аромат горячей пищи, чем холодной.
Молекулярно-кинетическая теория качественно объясняет поведение, описанное различными газовыми законами. Постулаты этой теории могут быть применены бо…
© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.