Gasatomer eller molekyler verkar nästan oberoende av varandra i jämförelse med vätskor eller fasta ämnen, vars partiklar har större korrelation. Detta beror på att en gas kan uppta tusentals gånger mer volym än motsvarande vätska. Den rotte-kvadratiska hastigheten för gaspartiklar varierar direkt med temperaturen enligt "Maxwell Speed Distribution." Den ekvationen möjliggör beräkning av hastighet från temperatur.
Avledning av Maxwell Speed Distribution Equation
Läs avledning och tillämpning av Maxwell Speed Distribution Equation. Den ekvationen är baserad på och härledd från den ideella gaslagenekvationen:
PV = nRT
där P är tryck, V är volym (ej hastighet), n är antalet mol gas partiklar, R är den ideala gaskonstanten och T är temperaturen.
Undersök hur denna gaslag kombineras med formeln för kinetisk energi:
KE = 1/2 mv ^ 2 = 3 /2 k T.
Uppskattar det faktum att hastigheten för en enda gaspartikel inte kan härledas från kompositgasens temperatur. I huvudsak har varje partikel en annan hastighet och det har också en annan temperatur. Detta faktum har utnyttjats för att härleda tekniken för laserkylning. Som en helhet eller ett enhetligt system har emellertid gasen en temperatur som kan mätas.
Beräkna roten-medel-kvadrathastigheten hos gasmolekylerna från gasens temperatur med hjälp av följande ekvation:
Vrms = (3RT /M) ^ (1/2)
Se till att du använder enheterna konsekvent. Om molekylvikten exempelvis tas i gram per mol och värdet av den ideala gaskonstanten är i joules per mol per grad Kelvin, och temperaturen är i grader Kelvin, är den ideala gaskonstanten i joules per mol -graden Kelvin, och hastigheten är i meter per sekund.
Öva med detta exempel: Om gasen är helium är atomvikten 4,002 gram /mol. Vid en temperatur av 293 grader Kelvin (ca 68 grader Fahrenheit) och med den ideala gaskonstanten 8,314 joules per molgrader Kelvin är heliumatomernas roten-medel-kvadrathastighet:
(3 x 8.314 x 293 /4.002) ^ (1/2) = 42.7 meter per sekund.
Använd det här exemplet för att beräkna hastigheten från temperaturen.
