Температура газа с учетом среднеквадратичной скорости и молярной массы Калькулятор
Search | ||
Дом | Химия ↺ | |
Химия | Кинетическая теория газов ↺ | |
Кинетическая теория газов | Температура газа ↺ |
✖Среднеквадратичная скорость представляет собой значение квадратного корня из суммы квадратов значений скорости укладки, деленное на количество значений.ⓘ Среднеквадратичная скорость [CRMS] |
+10% -10% |
||
✖Молярная масса – это масса данного вещества, деленная на количество вещества.ⓘ Молярная масса [Mmolar] |
+10% -10% |
✖Температура газа является мерой тепла или холода газа.ⓘ Температура газа с учетом среднеквадратичной скорости и молярной массы [Tg] |
⎘ копия |
Температура газа с учетом среднеквадратичной скорости и молярной массы Решение
ШАГ 0: Сводка предварительного расчета
ШАГ 1. Преобразование входов в базовый блок
Среднеквадратичная скорость: 10 метр в секунду –> 10 метр в секунду Конверсия не требуется
Молярная масса: 44.01 Грамм на моль –> 0.04401 Килограмм на моль (Проверьте преобразование здесь)
ШАГ 2: Оцените формулу
ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода
0.176439544847679 Кельвин –> Конверсия не требуется
12 Температура газа Калькуляторы
Температура газа с учетом среднеквадратичной скорости и молярной массы формула
Температура газа = ((Среднеквадратичная скорость)^2)*Молярная масса/(3*[R])
Tg = ((CRMS)^2)*Mmolar/(3*[R])
Каковы постулаты кинетической теории газов?
1) Фактический объем молекул газа незначителен по сравнению с общим объемом газа. 2) отсутствие силы притяжения между молекулами газа. 3) Частицы газа находятся в постоянном беспорядочном движении. 4) Частицы газа сталкиваются друг с другом и со стенками емкости. 5) Столкновения абсолютно эластичны. 6) Различные частицы газа имеют разную скорость. 7) Средняя кинетическая энергия молекулы газа прямо пропорциональна абсолютной температуре.
Представляем формулу основного уравнения молекулярно-кинетической теории (МКТ) газов:
(где n=NV – это концентрация частиц в газе, N – это число частиц, V – это объем газа, 〈E〉 – это средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа, υkv – это средняя квадратичная скорость, m0 – это масса молекулы) связывает давление – макропараметр, достаточно просто измеряющийся с такими микропараметрами, как средняя энергия движения отдельной молекулы (или в другом выражении), как масса частицы и ее скорость. Но находя только лишь давление, нельзя установить кинетические энергии частиц отдельно от концентрации. Поэтому для нахождения в полном объеме микропараметров нужно знать еще какую-то физическую величину, связанную с кинетической энергией частиц, составляющих газ. За данную величину можно взять термодинамическую температуру.
Газовая температура
Для определения газовой температуры нужно вспомнить важное свойство, которое сообщает о том, что в условиях равновесия средняя кинетическая энергия молекул в смеси газов одинаковая для различных компонентов данной смеси. Из данного свойства следует то, что если 2 газа в различных сосудах находятся в тепловом равновесии, тогда средние кинетические энергии молекул данных газов одинаковые. Это свойство мы и будем использовать. К тому же в ходе экспериментов доказано, что для любых газов (при неограниченном числе), которые находятся в состоянии теплового равновесия, справедливо следующее выражение:
С учетом вышесказанного, используем (1) и (2) и получаем:
Из уравнения (3) следует, что величина θ, которой мы обозначили температуру, вычисляется в Дж, в чем измеряется также и кинетическая энергия. В лабораторных работах температура в системе измерения вычисляется в кельвинах. Поэтому введем коэффициент, который уберет данное противоречие. Он обозначается k, измеряется в ДжК и равняется 1,38·10-23. Данный коэффициент называется постоянной Больцмана. Таким образом:
θ=kT (4), где T – это термодинамическая температура в кельвинах.
Связь термодинамической температуры и средней кинетической энергией теплового движения молекул газа выражается формулой:
E=32kT (5).
Из уравнения (5) видно, что средняя кинетическая энергия теплового движения молекул прямо пропорциональна температуре газа. Температура является абсолютной величиной. Физический смысл температуры заключается в том, что она, с одной стороны, определяется средней кинетической энергией, которая приходится на 1 молекулу. А с другой стороны, температура – это характеристика системы в целом. Таким образом, уравнение (5) показывает связь параметров макромира с параметрами микромира.
Известно, что температура – это мера средней кинетической энергии молекул.
Можно установить температуру системы, а затем рассчитать энергию молекул.
Абсолютный ноль температур
В условиях термодинамического равновесия все составляющие системы характеризуются одинаковой температурой.
Температура, при которой средняя кинетическая энергия молекул равняется 0, давление идеального газа равняется 0, называется абсолютным нулем температур. Абсолютная температура никогда не является отрицательной.
Необходимо найти среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекулы кислорода, если температура T=290 K. А также найти среднюю квадратичную скорость капельки воды диаметра d=10-7 м, взвешенной в воздухе.
Решение
Найдем среднюю кинетическую энергию движения молекулы кислорода по уравнению, связывающему энергию и температуру:
E=32kT (1.1).
Поскольку все величины заданы в системе измерения, проведем вычисления:
E=32·1,38·10-23·10-7=6·10-21 Дж.
Перейдем ко второй части задания. Положим, что капелька, взвешенная в воздухе, – это шар (рисунок 1). Значит, массу капельки можно рассчитать как:
m=ρ·V=ρ·πd36.
Рисунок 1
Найдем массу капельки воды. Согласно справочных материалов, плотность воды в нормальных условиях равняется ρ=1000 кгм3, тогда:
m=1000·3,14610-73=5,2·10-19 (кг).
Масса капельки чрезмерно маленькая, поэтому, сама капелька сравнима с молекулой газа, и тогда можно использовать при расчетах формулу средней квадратичной скорости капли:
E=mυkυ22 (1.2),
где 〈E〉 мы уже установили, а из (1.1) понятно, что энергия не зависит от разновидности газа, а зависит только лишь от температуры. Значит, мы можем применить полученную величину энергии. Найдем из (1.2) скорость:
υkυ=2Em=6·2Eπρd3=32kTπρd3 (1.3).
Рассчитаем:
υkυ=2·6·10-215,2·10-19=0,15 мс
Ответ: Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы кислорода при заданной температуре равняется 6·10-21 Дж. Средняя квадратичная скорость капельки воды при заданных условиях равняется 0,15 м/с.
Средняя энергия поступательного движения молекул идеального газа равняется 〈E〉, а давление газа p. Необходимо найти концентрацию частиц газа.
Решение
В основу решения задачи положим уравнение состояния идеального газа:
p=nkT (2.1).
Прибавим к уравнению (2.1) уравнение связи средней энергии поступательного движения молекул и температуры системы:
E=32kT (2.2).
Из (2.1) выражаем необходимую концентрацию:
n=pkT 2.3.
Из (2.2) выражаем kT:
kT=23E (2.4).
Подставляем (2.4) в (2.3) и получаем:
n=3p2E
Ответ: Концентрацию частиц можно найти по формуле n=3p2E.
Найди верный ответ на вопрос ✅ «Определите Т – температуру, при которой (U кв) O2 – средняя квадратичная скорость молекул кислорода равна N2 – средней квадратичной …» по предмету 📙 Физика, а если ответа нет или никто не дал верного ответа, то воспользуйся поиском и попробуй найти ответ среди похожих вопросов.
Искать другие ответы
Главная » Физика » Определите Т – температуру, при которой (U кв) O2 – средняя квадратичная скорость молекул кислорода равна N2 – средней квадратичной скорости молекул азота при темпераиуре t = 100°C
Средняя квадратичная скорость молекул — среднее квадратическое значение модулей скоростей всех молекул рассматриваемого количества газа
Таблица значений средней квадратичной скорости молекул некоторых газов
Для того чтоб понять, откуда же у нас получается эта формула, мы выведем среднюю квадратичную скорость молекул. Вывод формулы начинается с основного уравнения молекулярно кинетический теории (МКТ):
Где у нас количество вещества, для более легкого доказательства, возьмем на рассмотрение 1 моль вещества, тогда у нас получается:
Если посмотреть, то PV это две третьих средней кинетической энергии всех молекул (а у нас взят 1 моль молекул):
Тогда, если приравнять правые части, у нас получается, что для 1 моля газа средняя кинетическая энергия будет равняться:
Но средняя кинетическая энергия, так же находится, как :
А вот теперь, если мы приравняем правые части и выразим из них скорость и возьмем квадрат,Число Авогадро на массу молекулы , получается Молярная масса то у нас и получится формула для средней квадратичной скорости молекулы газа:
А если расписать универсальную газовую постоянную, как , и за одно молярную массу , то у нас получится?
В Формуле мы использовали :
— Средняя квадратичная скорость молекул
— Постоянная Больцмана
— Температура
— Масса одной молекулы
— Универсальная газовая постоянная
— Молярная масса
— Количество вещества
— Средняя кинетическая энергия молекул
— Число Авогадро