Termodinamik
Eksperimen bebas teori kinetik
Panaskan gas dan tonton molekul memecut (v_rms).
Eksperimen bebas teori kinetik — simulasi Termodinamik interaktif. Panaskan gas dan tonton molekul memecut (v_rms). Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Teori kinetik
Panaskan gas dan tonton molekul memecut (v_rms).
Teori kinetik menghubungkan suhu dengan tenaga kinetik molekul purata: ½m⟨v²⟩ = (3/2)kT. Pemanasan menambah tenaga yang muncul sebagai gerakan rawak lebih pantas. Laju punca-kuasa-dua-purata v_rms ialah apa yang masuk ke dalam hubungan tekanan gas-unggul dan menerangkan mengapa gas lebih panas mengenakan tekanan lebih tinggi pada isipadu tetap.
- KE_avg = (3/2)kT
- v_rms ∝ √T
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Suhu sebenarnya ukuran gerakan molekul purata. Jika anda menggandakan suhu mutlak gas, adakah laju molekul biasa juga berganda?
Ramalan untuk ditimbang
- Laju molekul juga berganda, kerana suhu dan laju berkadar terus.
- Laju molekul meningkat dengan faktor √2, bukan 2, kerana laju bergantung pada punca kuasa dua suhu.
- Laju molekul tidak bergantung pada suhu.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Suhu T (K)
Apa yang anda ukur:
- KE molekul purata (zJ)
- Laju rms v_rms (m/s)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset eksperimen-kinetik dan tekan Set semula. Kebuk menahan gas argon (M = 0.039948 kg/mol).
- Aktifkan bacaan laju-rms dan tenaga-kinetik-purata.
- Tetapkan suhu gas bagi setiap percubaan dan rekod laju rms molekul.
Persamaan pengawal
Laju Molekul RMS — v_rms = √(3·R·T / M)
Laju punca-kuasa-dua-purata molekul gas bergantung pada suhu dan jisim molar: v_rms = √(3RT/M). Gas lebih ringan dan lebih panas mempunyai molekul bergerak lebih pantas.
Tenaga Kinetik Molekul Purata — KE_avg = 3/2·kB·T
Setiap molekul gas unggul, tanpa mengira jisim, mempunyai tenaga kinetik translasi purata yang sama pada suhu tertentu: KE_avg = (3/2)k_BT. Suhu pada asasnya ialah ukuran gerakan purata ini.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Bagi satu percubaan, kira v_rms = √(3RT/M) menggunakan R = 8.314 J/(mol·K) dan M = 0.039948 kg/mol. Bandingkan dengan jadual.
- Terangkan mengapa v_rms membesar dengan punca kuasa dua suhu dan bukannya berkadar terus dengannya.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Dua gas pada suhu sama mempunyai tenaga kinetik purata sama, tetapi gas lebih ringan (M lebih kecil) mempunyai v_rms lebih tinggi. Terangkan mengapa, menggunakan KE_avg = ½M·v_rms² bersama fakta bahawa KE_avg hanya bergantung pada T.
- Helium (M ≈ 0.004 kg/mol) bocor keluar daripada belon jauh lebih pantas daripada belon kempis daripada udara sahaja. Gunakan formula v_rms anda untuk menerangkan mengapa molekul gas lebih ringan melolos melalui liang halus lebih pantas.
- 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 ke Eksperimen Kinetik
- Pilih kebuk itu
- Tekan Main
- Molekul lebih pantas pada T lebih tinggi
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.