Ποια είναι η ταχύτητα του υδρογόνου στα 298 K;

Δεν μπορείτε να καθορίσετε την ταχύτητα του υδρογόνου στα 298 K χωρίς περισσότερες πληροφορίες. Εδώ είναι γιατί:

* Η ταχύτητα είναι μια ποσότητα φορέα: Έχει τόσο μέγεθος (ταχύτητα) όσο και κατεύθυνση.

* Τα μόρια υδρογόνου έχουν κατανομή ταχύτητων: Σε μια δεδομένη θερμοκρασία, τα μόρια υδρογόνου θα κινούνται σε διάφορες ταχύτητες.

* Πρέπει να καθορίσουμε τι είδους ταχύτητα: Θέλουμε τη μέση ταχύτητα, την ταχύτητα της τετραγωνικής ρίζας ή την πιο πιθανή ταχύτητα;

Εδώ είναι πώς να προσεγγίσετε το πρόβλημα:

1. Επιλέξτε ένα μέτρο ταχύτητας:

* Μέση ταχύτητα: Αυτός είναι ο μέσος όρος των ταχυτήτων όλων των μορίων υδρογόνου. Για ένα αέριο σε ισορροπία, η μέση ταχύτητα είναι μηδενική επειδή τα μόρια κινούνται τυχαία προς όλες τις κατευθύνσεις.

* ταχύτητα ρίζας μέσης τετραγωνικής μέσης (VRMS): Αυτό είναι ένα μέτρο της μέσης ταχύτητας των μορίων αερίου και υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

VRMS =√ (3rt/m)

όπου:

* R είναι η ιδανική σταθερά αερίου (8.314 j/mol · k)

* T είναι η θερμοκρασία στο Kelvin (298 K)

* M είναι η μοριακή μάζα υδρογόνου (2,016 g/mol, μετατρέπεται σε kg/mol:0,002016 kg/mol)

2. Υπολογίστε την ταχύτητα:

* Χρησιμοποιώντας τον παραπάνω τύπο και τις παρεχόμενες τιμές, λαμβάνουμε:

VRMS =√ (3 * 8.314 J/mol · K * 298 K/0.002016 kg/mol)

VRMS ≈ 1930 m/s

Επομένως, η ταχύτητα του υδρογόνου ρίζας στα 298 K είναι περίπου 1930 m/s.