Kinetisk teori: Temperatur og molekylær fart

1 · Forudsig

Temperatur er i virkeligheden et mål for den gennemsnitlige molekylbevægelse. Hvis du fordobler en gass absolutte temperatur, fordobles den typiske molekylfart så også?

• Molekylfarten fordobles også, da temperatur og fart er direkte proportionale.
• Molekylfarten stiger med en faktor √2, ikke 2, da farten afhænger af kvadratroden af temperaturen.
• Molekylfarten afhænger ikke af temperaturen.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen kinetic-sandbox, og tryk på Nulstil. Kammeret rummer argongas (M = 0.039948 kg/mol).
2. Slå aflæsningerne af rms-fart og gennemsnitlig kinetisk energi til.
3. Indstil gastemperaturen for hvert forsøg, og notér molekylernes rms-fart.

3 · Saml data

Afbild v_rms (y-aksen) mod √T (x-aksen) for dine tre forsøg. Er linjen ret og går gennem nulpunktet?

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg v_rms = √(3RT/M) med R = 8.314 J/(mol·K) og M = 0.039948 kg/mol. Sammenlign med tabellen.
2. Forklar, hvorfor v_rms vokser med kvadratroden af temperaturen frem for direkte proportionalt med den.

5 · Udvid

1. To gasser ved samme temperatur har samme gennemsnitlige kinetiske energi, men den lettere gas (mindre M) har en højere v_rms. Forklar hvorfor ved hjælp af KE_avg = ½M·v_rms² sammen med, at KE_avg kun afhænger af T.
2. Helium (M ≈ 0.004 kg/mol) lækker ud af en ballon meget hurtigere, end ballonen mister luft alene. Brug din v_rms-formel til at forklare, hvorfor lettere gasmolekyler undslipper gennem små porer hurtigere.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark