Termodinàmica
Espai de pràctica de teoria cinètica
Escalfa el gas i mira com s'acceleren les molècules (v_rms).
Espai de pràctica de teoria cinètica — simulació interactiva de Termodinàmica. Escalfa el gas i mira com s'acceleren les molècules (v_rms). Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Teoria cinètica
Escalfa el gas i mira com s'acceleren les molècules (v_rms).
La teoria cinètica lliga la temperatura amb l'energia cinètica molecular mitjana: ½m⟨v²⟩ = (3/2)kT. Escalfar afegeix energia que apareix com a moviment aleatori més ràpid. La velocitat eficaç v_rms és la que entra a la relació de pressió del gas ideal i explica per què els gasos més calents exerceixen més pressió en volum fix.
- KE_avg = (3/2)kT
- v_rms ∝ √T
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
La temperatura és realment una mesura del moviment molecular mitjà. Si dobles la temperatura absoluta d'un gas, la velocitat molecular típica també es dobla?
Prediccions a valorar
- La velocitat molecular també es dobla, perquè temperatura i velocitat són directament proporcionals.
- La velocitat molecular augmenta en un factor √2, no 2, perquè la velocitat depèn de l'arrel quadrada de la temperatura.
- La velocitat molecular no depèn de la temperatura.
Rols de les variables
El que tu defines:
- Temperatura T (K)
El que tu mesures:
- KE molecular mitjana (zJ)
- Velocitat eficaç v_rms (m/s)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit «Teoria cinètica» i prem Restableix. La cambra conté gas argó (M = 0.039948 kg/mol).
- Activa les lectures de velocitat eficaç i energia cinètica mitjana.
- Defineix la temperatura del gas per a cada prova i enregistra la velocitat molecular eficaç.
Equació governant
Velocitat molecular eficaç — v_rms = √(3·R·T / M)
La velocitat eficaç de les molècules del gas depèn de la temperatura i de la massa molar: v_rms = √(3RT/M). Els gasos més lleugers i calents tenen molècules que es mouen més de pressa.
Energia cinètica molecular mitjana — KE_avg = 3/2·kB·T
Cada molècula de gas ideal, sigui quina sigui la massa, té la mateixa energia cinètica translacional mitjana a una temperatura donada: KE_avg = (3/2)k_BT. La temperatura és fonamentalment una mesura d'aquest moviment mitjà.
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Per a una prova, calcula v_rms = √(3RT/M) amb R = 8.314 J/(mol·K) i M = 0.039948 kg/mol. Compara-ho amb la taula.
- Explica per què v_rms creix amb l'arrel quadrada de la temperatura i no en proporció directa.
On apareix això més enllà del laboratori
- Dos gasos a la mateixa temperatura tenen la mateixa energia cinètica mitjana, però el gas més lleuger (M més petit) té un v_rms més alt. Explica per què, amb KE_avg = ½M·v_rms² juntament amb el fet que KE_avg només depèn de T.
- L'heli (M ≈ 0.004 kg/mol) fuig d'un globus molt més de pressa del que el globus es desinfla només per l'aire. Fes servir la teva fórmula de v_rms per explicar per què les molècules de gas més lleugeres escappen més de pressa per porus diminuts.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.3 Gas laws
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Benvingut a l'Espai cinètic
- Selecciona la cambra
- Prem Reprodueix
- Molècules més ràpides a T més alta
- Obre el panell de Propietats
- Ho has aconseguit!
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →