Os átomos ou moléculas de gás agem quase 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 que o líquido correspondente. A velocidade raiz quadrática 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 a partir da temperatura.
Derivação da equação de distribuição de velocidade Maxwell

Aprenda a derivação e aplicação da equação de Maxwell Speed Distribution. Essa equação é baseada e derivada da equação da Lei do Gás Ideal:


PV \u003d nRT


onde P é pressão, V é volume (não velocidade), n é o número de mols de gás partículas, R é a constante ideal de gás e T é a temperatura.


Estude como essa lei dos gases é combinada com a fórmula da energia cinética:


KE \u003d 1/2 mv ^ 2 \u003d 3 /2 k T.


Avalie o fato de que a velocidade de uma única partícula de gás não pode ser derivada da temperatura do gás composto. Em essência, cada partícula tem uma velocidade diferente e, portanto, uma temperatura diferente. Este fato foi aproveitado para derivar a técnica de resfriamento a laser. Como um sistema completo ou unificado, no entanto, o gás tem uma temperatura que pode ser medida.


Calcule a velocidade quadrática média das raízes das moléculas de gás a partir da temperatura do gás, usando a seguinte equação:


Vrms \u003d (3RT /M) ^ (1/2)


Certifique-se de usar as unidades de forma consistente. Por exemplo, se o peso molecular for considerado em gramas por mole e o valor da constante ideal de gás estiver em joules por mole por grau Kelvin, e a temperatura estiver em graus Kelvin, a constante de gás ideal será em joules por mole graus Kelvin, e a velocidade é em metros por segundo.


Pratique com este exemplo: se o gás é hélio, o peso atômico é de 4,002 gramas /mole. A uma temperatura de 293 graus Kelvin (cerca de 68 graus Fahrenheit) e com a constante de gás ideal sendo 8,314 joules por Kelvin grau mole, a velocidade quadrática média raiz dos átomos de hélio é:


(3 x 8,314 x 293 /4,002) ^ (1/2) \u003d 42,7 metros por segundo.


Use este exemplo para calcular a velocidade da temperatura.