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📜  动能和分子速度

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:11.604000             🧑  作者: Mango

动能和分子速度

为了研究分子的作用，科学家们考虑研究一个理论模型，该模型是气体的动力学理论，它假设分子相对于分子之间的距离非常小。通常，固体和流体的实际性质可以通过它们的大小、形状、质量、体积等来描述，当谈到气体时，它们没有形状、大小，而质量和体积不能直接测量。

气体动力学理论

气体动力学理论是有帮助的，可以应用于这种情况，在气体动力学理论的帮助下，任何气体的实际性质都可以被普遍表征为三个可测量的性质。气体存放或存在的隔间的压力、体积和温度。
气体的动力学理论解释了气体中分子的随机运动。气体的动力学理论通过接受气体由快速移动的粒子或原子组成来描述气体如何起作用。

与气体动力学理论有关的一般术语

  • 压力：压力定义为每面积施加的力的大小。
  • 体积：体积是物质或物体占据的 3D 空间量
  • 温度：温度是物质的性质，它反映了组成粒子的运动能量的大小。它是对材料的热度或冷度的比较量度。
    气体常数：气体状态方程中的气体常数，在理想气体的情况下等于一摩尔的压力和体积除以绝对温度的乘积。 R = 8.314Jmol -1 K -1 = 2calmol -1 K -1 = 0.0821L-atm-mol -1 K -1

介绍

气体动力学理论是气体热力学行为的模型。该模型描述了一种气体，该气体具有大量的亚微观粒子，这些粒子处于快速、随机的运动中，并且经常相互碰撞并与任何容器的壁发生碰撞。温度越高，它们的碰撞就越大。

动能

动能是物体由于其运动而产生的一种能量形式。动能与分子的速度成正比。随着碰撞分子的速度增加，所有气体分子的总动能也增加。
假定它们的尺寸小于颗粒之间的平均距离。气体动力学理论解释了气体的宏观性质，如体积、压力和温度，以及粘度和热导率等性质。该模型还讲述了布朗运动。

气体动力学理论的假设

  1. 气体由球形的刚性分子组成。
  2. 与气体的体积[容器的体积]相比，分子的体积可以忽略不计。
  3. 不存在分子间作用力。
  4. 分子不断地随机运动，以进行完美的塑性碰撞。
  5. 这些分子在与容器壁碰撞时会施加压力。
  6. 重力对气体分子没有影响

平均动能

平均动能与温度成正比

平均动能 = 1 摩尔的 3/2RT

对于 n 摩尔，平均动能 = 3/2nRT

平均动能 = 1 分子的 3/2KT

这里，K 称为玻尔兹曼常数，等于 1.38 × 10 -23 J/K

PV = 1/3mn(v rms ) 2

这里，m是一个分子的质量

n 是摩尔数

V rms是 RMS 速度

示例：在 370 焦耳中找到 5 摩尔 O 2的 KE？

回答：

分子速度

与原子聚集有关的速度是正常的。在理想气体中，粒子不会相互接触。分子速度有 3 种类型，它们是 RMS 速度、平均速度和最可能速度。以下是不同速度的相应公式。

  • 均方根速度：均方根(RMS) 速度是堆叠速度值的平方数除以质量数量的平方基础值。

V rms = √(3RT)/(M) 或 √(3P)/(d)

  • 平均速度：平均速度是分子速度的算术平均值。

V avg = √(8RT)/( πM) 或 (√8P)/(πd)

  • 最可能速度：-对应于曲线峰值的速度称为最可能速度。

V mp = √(2RT)/(M) 或 √(2P)/(d)

示例问题

问题 1：如果 V rms是 6.12m/s 找到，V mp

解决方案：

问题 2：在 27 ° C 时，求 1mole O 2的 KE 单位为 cal/mole。

解决方案：

问题 3：气体有 3 个分子，速度分别为 100m/s、200m/s、500m/s 求均方根速度。

解决方案：

问题4：求某一温度下He、CH 4 、SO 2的比值是？

回答：

问题 5：对于氦气，800K 时的 RMS 速度是？

回答：

问题 6：求理想气体在 25°C 时每个分子的平均动能？

解决方案：

问题 7：V rms 、V avg 、V mp是服从麦克斯韦速度分布的气体分子的均方根、平均和最可能速度按降序排列。

回答：

问题 8：温度 T 下 CO 2的 V rms为 X cm/sec 在什么温度下为 4X

解决方案：