Κινητική θεωρία: Θερμοκρασία και μοριακή ταχύτητα

1 · Πρόβλεψε

Η θερμοκρασία είναι πραγματικά μέτρο της μέσης μοριακής κίνησης. Αν διπλασίασες την απόλυτη θερμοκρασία αερίου, διπλασιάζεται και η τυπική μοριακή ταχύτητα;

• Η μοριακή ταχύτητα διπλασιάζεται επίσης, αφού θερμοκρασία και ταχύτητα είναι ευθέως ανάλογες.
• Η μοριακή ταχύτητα μεγαλώνει κατά παράγοντα √2, όχι 2, αφού η ταχύτητα εξαρτάται από την τετραγωνική ρίζα της θερμοκρασίας.
• Η μοριακή ταχύτητα δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή kinetic-sandbox και πάτησε Επαναφορά. Ο θάλαμος κρατεί αέριο αργό (M = 0.039948 kg/mol).
2. Ενεργοποίησε τις ενδείξεις ταχύτητας rms και μέσης κινητικής ενέργειας.
3. Ρύθμισε τη θερμοκρασία αερίου για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη μοριακή ταχύτητα rms.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε το v_rms (άξονας y) έναντι του √T (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Είναι η γραμμή ευθεία και περνά από την αρχή των αξόνων;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε v_rms = √(3RT/M) χρησιμοποιώντας R = 8.314 J/(mol·K) και M = 0.039948 kg/mol. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Εξήγησε γιατί το v_rms μεγαλώνει με την τετραγωνική ρίζα της θερμοκρασίας αντί ευθέως ανάλογα με αυτήν.

5 · Επέκταση

1. Δύο αέρια στην ίδια θερμοκρασία έχουν την ίδια μέση κινητική ενέργεια, αλλά το ελαφρύτερο αέριο (μικρότερο M) έχει υψηλότερο v_rms. Εξήγησε γιατί, χρησιμοποιώντας KE_avg = ½M·v_rms² μαζί με το γεγονός ότι το KE_avg εξαρτάται μόνο από το T.
2. Το ήλιο (M ≈ 0.004 kg/mol) διαφεύγει από μπαλόνι πολύ ταχύτερα από όσο ξεφουσκώνει το μπαλόνι από αέρα μόνο. Χρησιμοποίησε τον τύπο v_rms σου για να εξηγήσεις γιατί τα ελαφρύτερα μοριακά αέρια διαφεύγουν ταχύτερα μέσα από μικροσκοπικούς πόρους.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής