Temperatura a prędkość średnia kwadratowa

Jak wykazano w poprzednim rozdziale ciśnienie wywierane przez gaz na ścianki zbiornika, w którym się on znajduje jest równe:

\(p= \frac{nMv _{sr} ^{2} }{3V} \)
 
gdzie: n – liczba moli, M – masa molowa, vsrprędkość średnia kwadratowa, V – objętość.

Przekształcając to równanie do postaci  \(v _{sr} ^{2} = \frac{3pV}{nM} \) oraz wykorzystując równanie Clapeyrona (pV = nRT), otrzymamy:

\(v _{sr} = \sqrt{ \frac{3nRT}{nM} } = \sqrt{ \frac{3RT}{M} } \)

gdzie: R – stała gazowa.

Jak widać średnia prędkość cząsteczek gazu zależy jedynie od temperatury, gdyż wielkości R i M są stałe.
Wzrost temperatury gazu powoduje zwiększenie prędkości ruchu cząsteczek i tym samym wzrost wartości energii wewnętrznej gazu.

Przekształcając ostanie równanie do postaci  \( \frac{Mv _{sr} ^{2} }{2} = \frac{3RT}{2} \) oraz uwzględniając fakt, że masa molowa jest równa M = NAm , otrzymamy:

\( \frac{mv _{sr} ^{2} }{2} = \frac{3RT}{2N _{A} } \)
 
Wyrażenie po lewej stronie równania jest średnią energią kinetyczną, natomiast iloraz stałej gazowej (R) do liczby Avogadra (NA) jest wielkością stałą, zwaną stałą Boltzmana (k = R/NA), więc:

\(E _{k} = \frac{3}{2} kT\)
 
Ponieważ odległości pomiędzy cząsteczkami gazu doskonałego są bardzo duże, to energia potencjalna ich wzajemnego oddziaływania jest równa zero. Zatem całkowita energia gazu zależy jedynie od jego temperatury.

Polecamy również:

  • Liczba Avogadra

    Liczba Avogadra jest wielkością stałą informującą o liczbie cząsteczek lub atomów zawartych w jednym molu substancji. Jej wartość jest równa: Więcej »

  • Ciśnienie

    Ciśnienie (p) jest wielkością skalarną zdefiniowaną jako stosunek siły parcia (F) do wartości pola powierzchni (S), na którą ta siła działa: Więcej »

Komentarze (0)
Wynik działania 1 + 2 =
Ostatnio komentowane
• 2025-03-08 02:40:40
cycki lubie
• 2025-03-05 14:35:07
bardzo to działanie łatwe
• 2025-03-03 13:00:02
Jest nad czym myśleć. PEŁEN POZYTYW.
• 2025-03-02 12:32:53
pozdro mika
• 2025-02-24 20:08:01