Ποια είναι η μέση ταχύτητα σωματιδίων μια ουσία;

Η μέση ταχύτητα σωματιδίων σε μια ουσία δεν είναι δεν είναι μία μόνο, σταθερή τιμή αλλά μάλλον μια κατανομή ταχύτητων που περιγράφεται από τη διανομή Maxwell-Boltzmann . Αυτό σημαίνει ότι τα σωματίδια σε μια ουσία κινούνται συνεχώς με διαφορετικές ταχύτητες.

Εδώ είναι μια κατανομή:

* Θερμοκρασία: Η μέση ταχύτητα των σωματιδίων σχετίζεται άμεσα με τη θερμοκρασία της ουσίας. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες σημαίνουν ταχύτερες μέσες ταχύτητες.

* Μοριακή μάζα: Τα βαρύτερα σωματίδια (υψηλότερη μοριακή μάζα) κινούνται πιο αργά από τα ελαφρύτερα σωματίδια στην ίδια θερμοκρασία.

* κατάσταση ύλης: Τα σωματίδια σε μια στερεά κίνηση πιο αργά από τα σωματίδια σε ένα υγρό, τα οποία κινούνται πιο αργά από τα σωματίδια σε ένα αέριο.

Για να κατανοήσετε καλύτερα τις ταχύτητες σωματιδίων, εδώ είναι μερικές βασικές έννοιες:

* Ταχύτητα μέσης μέσης ρίζας (VRMS): Αυτός είναι ένας συνηθισμένος τρόπος για να εκφράσουμε τη μέση ταχύτητα των σωματιδίων. Υπολογίζεται ως η τετραγωνική ρίζα του μέσου όρου των τετραγωνικών ταχύτητων όλων των σωματιδίων.

* Πιθανή ταχύτητα: Αυτή είναι η ταχύτητα με την οποία κινείται ο μέγιστος αριθμός σωματιδίων.

* Μέση ταχύτητα: Αυτός είναι ο αριθμητικός μέσος όρος των ταχύτητων όλων των σωματιδίων.

τύποι:

* vrms =√ (3kt/m) , πού:

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

* T είναι η απόλυτη θερμοκρασία στο Kelvin

* m είναι η μάζα ενός σωματιδίου σε kg

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα αέριο μορίων αζώτου (N2) σε θερμοκρασία δωματίου (298 K). Χρησιμοποιώντας τον τύπο για VRMS, μπορούμε να υπολογίσουμε:

* VRMS =√ (3 * 1.38 x 10^-23 j/k * 298 k/(28 x 1,66 x 10^-27 kg)) ≈ 515 m/s

Αυτό σημαίνει ότι η μέση ταχύτητα μορίων αζώτου σε θερμοκρασία δωματίου είναι περίπου 515 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

Θυμηθείτε: Η διανομή Maxwell-Boltzmann δείχνει ότι υπάρχει μια σειρά ταχύτητων, όχι μόνο μία μέση ταχύτητα. Ορισμένα σωματίδια κινούνται πολύ πιο αργά, ενώ άλλα κινούνται πολύ πιο γρήγορα.