Átomos ou moléculas de gás atuam quase que independentemente um do outro em comparação com líquidos ou sólidos, cujas partículas têm maior correlação. Isso ocorre porque um gás pode ocupar milhares de vezes mais volume do que o líquido correspondente. A velocidade da raiz quadrada média das partículas de gás varia diretamente com a temperatura, de acordo com a “Distribuição de Velocidade Maxwell”. Essa equação permite o cálculo da velocidade de temperatura.
Derivação da Equação de Distribuição de Velocidade Maxwell -
Aprenda a derivação e aplicação da equação Maxwell Speed Distribution. Essa equação é baseada e derivada da equação da Lei dos Gases Ideais:
PV = nRT
em que P é pressão, V é volume (não velocidade), n é o número de moles de gás partículas, R é a constante de gás ideal e T é a temperatura.
Estude como esta lei de gás é combinada com a fórmula para energia cinética:
KE = 1/2 mv ^ 2 = 3 /2 k T.
Aprecie o fato de que a velocidade para uma única partícula de gás não pode ser derivada da temperatura do gás composto. Em essência, cada partícula tem uma velocidade diferente e, portanto, tem uma temperatura diferente. Este fato foi aproveitado para derivar a técnica de resfriamento a laser. Como um todo ou sistema unificado, no entanto, o gás tem uma temperatura que pode ser medida.
Calcule a velocidade da raiz quadrada média das moléculas de gás a partir da temperatura do gás usando a seguinte equação:
Vrms = (3RT /M) ^ (1/2)
Certifique-se de usar unidades de forma consistente. Por exemplo, se o peso molecular é considerado em gramas por mole e o valor da constante de gás ideal é em joules por mole por grau Kelvin, e a temperatura é em graus Kelvin, então a constante de gás ideal é em joules por mole Kelvin, e a velocidade está em metros por segundo.
Pratique com este exemplo: se o gás é hélio, o peso atômico é 4.002 gramas /mole. A uma temperatura de 293 graus Kelvin (cerca de 68 graus Fahrenheit) e com a constante de gás ideal de 8.314 joules por mole-grau Kelvin, a velocidade quadrática média dos átomos de hélio é:
(3 x 8,314 x 293 /4,002) ^ (1/2) = 42,7 metros por segundo.
Use este exemplo para calcular a velocidade da temperatura.
