Termodinamika
Kotak pasir teori kinetik
Panaskan gas dan amati molekul-molekulnya bergerak lebih cepat (v_rms).
Kotak pasir teori kinetik — simulasi Termodinamika interaktif. Panaskan gas dan amati molekul-molekulnya bergerak lebih cepat (v_rms). Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.
Teori kinetik
Memanaskan gas dan perhatikan bagaimana molekul berakselerasi (v_rms).
Teori kinetik menghubungkan suhu dengan energi kinetik molekuler rata-rata: ½m⟨v²⟩ = (3/2)kT. Pemanasan menambah energi yang muncul sebagai gerak acak yang lebih cepat. Kecepatan akar rata-rata kuadrat v_rms adalah yang masuk ke dalam hubungan tekanan gas ideal dan menjelaskan mengapa gas yang lebih panas memberikan tekanan yang lebih tinggi pada volume tetap.
- KE_avg = (3/2)kT
- v_rms ∝ √T
Singkat investigasi
Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab
Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.
Pertanyaan mengemudi
Suhu sebenarnya merupakan ukuran gerak rata-rata molekul. Jika suhu absolut suatu gas digandakan, apakah kecepatan molekulnya juga menjadi dua kali lipat?
Prediksi untuk ditimbang
- Kecepatan molekul juga berlipat ganda, karena suhu dan kecepatan berbanding lurus.
- Kecepatan molekul meningkat sebesar √2, bukan 2, karena kecepatan bergantung pada akar kuadrat suhu.
- Kecepatan molekul tidak bergantung pada suhu.
Peran variabel
Apa yang Anda tetapkan:
- Suhu T (K)
Apa yang Anda ukur:
- KE molekul rata-rata (zJ)
- Kecepatan RMS v_rms (m/s)
Bagaimana penyelidikannya berjalan
- Buka preset kinetic-sandbox dan tekan Reset. Ruangan tersebut menampung gas argon (M = 0.039948 kg/mol).
- Aktifkan pembacaan kecepatan rms dan energi kinetik rata-rata.
- Atur suhu gas untuk setiap percobaan dan catat kecepatan molekul rms.
Persamaan yang mengatur
Kecepatan Molekul RMS — v_rms = √(3·R·T / M)
Kecepatan akar rata-rata kuadrat molekul gas bergantung pada suhu dan massa molar: v_rms = √(3RT/M). Gas yang lebih ringan dan lebih panas memiliki molekul yang bergerak lebih cepat.
Energi Kinetik Molekul Rata-rata — KE_avg = 3/2·kB·T
Setiap molekul gas ideal, berapapun massanya, mempunyai energi kinetik translasi rata-rata yang sama pada suhu tertentu: KE_avg = (3/2)k_BT. Suhu pada dasarnya adalah ukuran gerak rata-rata ini.
Apa yang diminta siswa untuk dikerjakan oleh lembar kerja yang dapat dicetak
- Untuk satu percobaan, hitung v_rms = √(3RT/M) menggunakan R = 8.314 J/(mol·K) dan M = 0.039948 kg/mol. Bandingkan dengan tabel.
- Jelaskan mengapa v_rms tumbuh dengan akar kuadrat suhu dan bukan berbanding lurus dengannya.
Di mana hal ini muncul di luar lab
- Dua gas pada suhu yang sama mempunyai energi kinetik rata-rata yang sama, tetapi gas yang lebih ringan (M lebih kecil) mempunyai v_rms yang lebih tinggi. Jelaskan alasannya, menggunakan KE_avg = ½M·v_rms² bersama dengan fakta bahwa KE_avg hanya bergantung pada T.
- Helium (M ≈ 0,004 kg/mol) bocor keluar dari balon jauh lebih cepat dibandingkan balon yang mengempis dari udara saja. Gunakan rumus v_rms Anda untuk menjelaskan mengapa molekul gas yang lebih ringan lebih cepat keluar melalui pori-pori kecil.
- 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
- Selamat datang di laboratorium teori kinetik
- Pilih ruang
- Tekan Putar
- Molekul lebih cepat pada T lebih tinggi
- Buka inspektur
- Berhasil!
Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.