गतिज सिद्धांत: तापमान और आणविक गति

1 · भविष्यवाणी

तापमान वास्तव में औसत आणविक गति का माप है। यदि आप किसी गैस का निरपेक्ष तापमान दोगुना कर देते हैं, तो क्या सामान्य आणविक गति भी दोगुनी हो जाती है?

• आणविक गति भी दोगुनी हो जाती है, क्योंकि तापमान और गति सीधे आनुपातिक होते हैं।
• आणविक गति √2, के कारक से बढ़ती है, 2 से नहीं, क्योंकि गति तापमान के वर्गमूल पर निर्भर करती है।
• आणविक गति तापमान पर निर्भर नहीं करती.

2 · सेट अप

1. kinetic-sandbox प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। चैम्बर में आर्गन गैस (M = 0.039948 kg/mol) होती है।
2. rms-speed और average-गतिज ऊर्जा रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए गैस का तापमान निर्धारित करें और आरएमएस आणविक गति रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

अपने तीन परीक्षणों के लिए √T (x-अक्ष) के विरुद्ध v_rms (y-अक्ष) प्लॉट करें। क्या रेखा मूल बिन्दु से होकर सीधी जाती है?

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, R = 8.314 J/(mol·K) और M = 0.039948 kg/mol. का उपयोग करके v_rms = √(3RT/M) की गणना करें, तालिका से तुलना करें।
2. बताएं कि क्यों v_rms तापमान के सीधे अनुपात के बजाय उसके वर्गमूल के साथ बढ़ता है।

5 · विस्तार

1. एक ही तापमान पर दो गैसों की औसत गतिज ऊर्जा समान होती है, लेकिन हल्की गैस (छोटी M) का v_rms अधिक होता है। समझाएं कि क्यों, KE_avg = ½M·v_rms² का उपयोग इस तथ्य के साथ करें कि KE_avg केवल T पर निर्भर करता है।
2. हीलियम (M ≈ 0.004 kg/mol) गुब्बारे से केवल हवा से पिचकने की तुलना में कहीं अधिक तेजी से रिसता है। हल्के गैस के अणु छोटे छिद्रों से तेजी से क्यों निकलते हैं, यह समझाने के लिए अपने v_rms सूत्र का उपयोग करें।

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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