Ποια είναι η μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων σε ένα δεδομένο χώρο;

Η μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων της ύλης σε ένα δεδομένο χώρο είναι άμεσα ανάλογη προς την απόλυτη θερμοκρασία του χώρου. Αυτή είναι μια θεμελιώδης αρχή στη θερμοδυναμική και εκφράζεται από την ακόλουθη εξίσωση:

=(3/2) * k * t

όπου:

* αντιπροσωπεύει τη μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων.

* k είναι η σταθερά Boltzmann (περίπου 1,38 × 10⁻² ³ J/K).

* t είναι η απόλυτη θερμοκρασία στο Kelvin.

Τι σημαίνει αυτό:

* υψηλότερη θερμοκρασία, υψηλότερη μέση κινητική ενέργεια: Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία μιας ουσίας, τα σωματίδια κινούνται ταχύτερα και έχουν υψηλότερη μέση κινητική ενέργεια.

* χαμηλότερη θερμοκρασία, χαμηλότερη μέση κινητική ενέργεια: Καθώς η θερμοκρασία μιας ουσίας μειώνεται, τα σωματίδια κινούνται πιο αργά και έχουν χαμηλότερη μέση κινητική ενέργεια.

* Ο τύπος της ύλης δεν έχει σημασία: Αυτή η σχέση ισχύει για όλους τους τύπους ύλης, συμπεριλαμβανομένων των αερίων, των υγρών και των στερεών.

Σημαντικές σημειώσεις:

* Αυτή η εξίσωση ισχύει για τα ιδανικά αέρια, όπου τα σωματίδια θεωρούνται ότι δεν έχουν αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους. Σε πραγματικές ουσίες, οι ενδομοριακές δυνάμεις μπορούν να επηρεάσουν την κινητική ενέργεια.

* Η μέση κινητική ενέργεια είναι ένα στατιστικό μέτρο, που σημαίνει ότι τα μεμονωμένα σωματίδια θα έχουν διαφορετικές κινητικές ενέργειες σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή. Ωστόσο, κατά μέσο όρο, η κινητική ενέργεια θα ακολουθήσει τη δεδομένη εξίσωση.

Παράδειγμα:

Εάν η θερμοκρασία ενός αερίου είναι 300 K, η μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων του είναι:

=(3/2) * 1,38 × 10⁻²³ j/k * 300 k ≈ 6,21 × 10⁻²¹ j