Πόσο ταχύτερα κινείται το ήλιο από το αργόν;

Δεν μπορείτε να συγκρίνετε άμεσα την ταχύτητα του ήλιου και του αργού έτσι. Εδώ είναι γιατί:

* Εξάρτηση θερμοκρασίας: Η ταχύτητα των μορίων αερίου σχετίζεται άμεσα με τη θερμοκρασία τους. Όσο πιο ζεστό είναι το αέριο, τόσο ταχύτερα κινούνται τα μόρια. Για να συγκρίνουμε το ήλιο και το αργόν, πρέπει να γνωρίζουμε τη θερμοκρασία.

* Μέση ταχύτητα έναντι ατομικής ταχύτητας: Τα μόρια αερίου κινούνται σε μια σειρά ταχύτητων. Συνήθως μιλάμε για τη μέση * ταχύτητα των μορίων. Ακόμη και στην ίδια θερμοκρασία, τα μόρια ηλίου θα έχουν υψηλότερη μέση ταχύτητα από τα μόρια αργού.

* Ταχύτητα μέσης μέσης ρίζας: Ένας κοινός τρόπος μέτρησης της μέσης ταχύτητας των μορίων αερίου είναι η "ριζική μέση τετραγωνική ταχύτητα" (ταχύτητα RMS). Υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

`` `

v_rms =√ (3rt/m)

`` `

όπου:

* Το V_RMS είναι η ταχύτητα ρίζας μέσης τετραγωνικής

* R είναι η ιδανική σταθερά αερίου

* T είναι η θερμοκρασία στο Kelvin

* M είναι η μοριακή μάζα του αερίου

Πόσο ήλιο είναι ταχύτερο:

* Κάτω μοριακή μάζα: Το ήλιο έχει πολύ χαμηλότερη μοριακή μάζα από το αργόν (4 g/mol έναντι 40 g/mol). Αυτό σημαίνει ότι στην ίδια θερμοκρασία, τα μόρια ηλίου θα κινηθούν ταχύτερα.

* Παράδειγμα: Ας πούμε ότι έχουμε ήλιο και αργόν στα 298 K (25 ° C). Συνδέοντας αυτές τις τιμές στον παραπάνω τύπο, λαμβάνουμε:

* V_RMS (HE) =√ (3 * 8.314 J/mol · K * 298 K/0.004 kg/mol) ≈ 1352 m/s

* V_RMS (AR) =√ (3 * 8.314 J/mol · K * 298 K/0.04 kg/mol) ≈ 431 m/s

Αυτό δείχνει ότι τα μόρια ηλίου κινούνται περίπου 3 φορές ταχύτερα από τα μόρια αργού σε θερμοκρασία δωματίου.

Συμπερασματικά: Το ήλιο κινείται γρηγορότερα από το αργόν στην ίδια θερμοκρασία επειδή έχει πολύ χαμηλότερη μοριακή μάζα.