Kineettinen teoria: lämpötila ja molekyylinopeus

1 · Ennusta

Lämpötila on todellisuudessa keskimääräisen molekyyliliikkeen mitta. Jos kaksinkertaistat kaasun absoluuttisen lämpötilan, kaksinkertaistuuko tyypillinen molekyylinopeus myös?

• Molekyylinopeus kaksinkertaistuu myös, koska lämpötila ja nopeus ovat suoraan verrannollisia.
• Molekyylinopeus kasvaa √2-kertaiseksi, ei 2-kertaiseksi, koska nopeus riippuu lämpötilan neliöjuuresta.
• Molekyylinopeus ei riipu lämpötilasta.

2 · Kokoa

1. Avaa kineettinen hiekkalaatikko -esiasetus ja paina Nollaa. Kammio sisältää argonikaasua (M = 0.039948 kg/mol).
2. Ota käyttöön rms-nopeuden ja keskimääräisen liike-energian lukemat.
3. Aseta kaasun lämpötila jokaiselle suoritukselle ja kirjaa molekyylien rms-nopeus.

3 · Kerää data

Kuvaa v_rms (y-akseli) arvoa √T vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Onko viiva suora origon kautta?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske v_rms = √(3RT/M) arvoilla R = 8.314 J/(mol·K) ja M = 0.039948 kg/mol. Vertaa taulukkoon.
2. Selitä, miksi v_rms kasvaa lämpötilan neliöjuurena eikä suoraan verrannollisena siihen.

5 · Laajenna

1. Kahdella samassa lämpötilassa olevalla kaasulla on sama keskimääräinen liike-energia, mutta kevyemmällä kaasulla (pienempi M) on korkeampi v_rms. Selitä miksi käyttäen kaavaa KE_avg = ½M·v_rms² yhdessä sen tosiasian kanssa, että KE_avg riippuu vain T:stä.
2. Helium (M ≈ 0.004 kg/mol) vuotaa ilmapallosta paljon nopeammin kuin pallo tyhjenee pelkästä ilmasta. Käytä v_rms-kaavaasi selittääksesi, miksi kevyemmät kaasumolekyylit pakenevat pienistä huokosista nopeammin.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia