Ποια είναι η μέση ταχύτητα σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο στους 20 βαθμούς Κελσίου ταχύτητα των μορίων N2 AIR 1050 mph;

Φαίνεται ότι υπάρχει λίγη σύγχυση στην ερώτηση. Ας σπάσουμε τις έννοιες:

* Μέση ταχύτητα μορίων αερίου: Αυτό σχετίζεται με τη θερμοκρασία του αερίου. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο ταχύτερα τα μόρια κινούνται κατά μέσο όρο. Αυτό περιγράφεται από την ταχύτητα ρίζας-μέσης-τετραγωνικών (RMS), η οποία υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση:

`` `

v_rms =sqrt (3kt/m)

`` `

όπου:

* Το V_RMS είναι η ταχύτητα RMS

* K είναι η σταθερά του Boltzmann (1,38 × 10^-23 J/K)

* T είναι η θερμοκρασία στο Kelvin (Κελσίου + 273.15)

* m είναι η μάζα ενός μορίου (σε kg)

* ταχύτητα: Αυτό αναφέρεται στην ταχύτητα και την κατεύθυνση ενός αντικειμένου.

* 1050 mph: Αυτή είναι μια ταχύτητα, όχι μια ταχύτητα. Μας λέει πόσο γρήγορα κινείται κάτι * και * σε ποια κατεύθυνση.

Εδώ είναι γιατί η ερώτηση είναι λίγο δύσκολο:

* Δεν μπορείτε να μετατρέψετε απευθείας 1050 mph στη μέση ταχύτητα μορίων αζώτου. Τα μόρια στον αέρα κινούνται τυχαία προς όλες τις κατευθύνσεις, οπότε η μέση ταχύτητά τους δεν αντιστοιχεί σε μία μόνο ταχύτητα.

* Η μέση ταχύτητα των μορίων αζώτου στους 20 ° C προσδιορίζεται από τη θερμοκρασία, όχι από την ταχύτητα ενός συγκεκριμένου αντικειμένου.

για τον υπολογισμό της μέσης ταχύτητας των μορίων Ν2 στους 20 ° C:

1. Μετατρέψτε τον Κελσίου σε Kelvin:20 ° C + 273.15 =293.15 k

2. Βρείτε τη μάζα ενός μορίου N2: Το μοριακό βάρος του Ν2 είναι 28 g/mol. Για να μετατρέψετε αυτό σε kg/μόριο, διαιρέστε με τον αριθμό του avogadro (6.022 x 10^23 μόρια/mol) και κατά 1000 g/kg:

(28 g/mol)/(6.022 x 10^23 μόρια/mol)/(1000 g/kg) =4.65 x 10^-26 kg/μόριο

3. Τιμές βύσματος στην εξίσωση ταχύτητας RMS:

`` `

V_RMS =SQRT (3 * 1.38 × 10^-23 J / K * 293.15 K / 4.65 x 10^-26 kg)

V_RMS ≈ 515 m/s

`` `

Επομένως, η μέση ταχύτητα των μορίων Ν2 στον αέρα στους 20 ° C είναι περίπου 515 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.