Termodinamika
sandbox tat-teorija ċinetika
Saħħan il-gass u ara l-molekuli jiżdiedu fil-veloċità (v_rms).
sandbox tat-teorija ċinetika — simulazzjoni interattiva ta’ Termodinamika. Saħħan il-gass u ara l-molekuli jiżdiedu fil-veloċità (v_rms). Laboratorju virtwali tal-fiżika b’xejn fil-browser b’kejl SI ħaj u tutorjal gwida.
teorija ċinetika
Sħan il-gass u ara l-molekuli jiżdiedu fil-veloċità (v_rms).
It-teorija ċinetika tgħaqqad it-temperatura mal-enerġija ċinetika medja molekulari: ½m⟨v²⟩ = (3/2)kT. Is-sħana żid enerġija li tidher bħal moviment każwali aktar mgħaġġel. Il-veloċità rms v_rms hi li tidħol fir-relazzjoni ta’ pressjoni tal-gass ideal u tispjega għalfejn gassijiet aktar sħan jagħtu pressjoni ogħla f’volum fiss.
- KE_avg = (3/2)kT
- v_rms ∝ √T
Sommarju ta’ investigazzjoni
Ippjana l-mistoqsija qabel ma tiftaħ il-lab
Il-brief jgħaqqad mal-paġna pre-renderjata: mistoqsija ewlenija, predizzjonijiet li jikkontestaw, rwoli tal-varjabbli, liġijiet li jirregolaw, s-setup, analiżi u talbiet ta’ estensjoni jibqgħu viżibbli u f’dan l-ordni.
Mistoqsija ta’ tmexxija
It-temperatura fil-fatt hi kejl ta’ moviment molekulari medju. Jekk iddubbja t-temperatura assoluta ta’ gass, il-veloċità molekulari tipika tikber darbtejn ukoll?
Predizzjonijiet biex jitqiesu
- Il-veloċità molekulari tikber darbtejn ukoll, għax it-temperatura u l-veloċità huma direttament proporzjonali.
- Il-veloċità molekulari tiżdied b’fattur ta’ √2, mhux 2, għax il-veloċità tiddependi mill-għerq kwadru tat-temperatura.
- Il-veloċità molekulari ma tiddependix mit-temperatura.
Rwoli tal-varjabbli
X’issettja:
- Temperatura T (K)
X’tkejjel:
- KE medja molekulari (zJ)
- Veloċità RMS v_rms (m/s)
Kif taħdem l-investigazzjoni
- Iftaħ il-preset ta’ kinetic-sandbox u agħfas Reset. Il-kamra żżomm gass ta’ argon (M = 0.039948 kg/mol).
- Attiva l-qarijiet ta’ veloċità rms u enerġija ċinetika medja.
- Issettja t-temperatura ta’ gass għal kull prova u irrekordja l-veloċità molekulari rms.
l-ekwazzjoni li tiggwida
Veloċità Molekulari RMS — v_rms = √(3·R·T / M)
Il-veloċità medja kwadratika ta’ molekuli ta’ gass tiddependi mit-temperatura u l-massa molari: v_rms = √(3RT/M). Gassijiet iħfief u sħan għandhom molekuli jiżdiedu fil-veloċità.
Enerġija Ċinetika Molekulari Medja — KE_avg = 3/2·kB·T
Kull molekula ta’ gass ideali, kwalunkwe tkun il-massa, għandha l-istess enerġija ċinetika ta’ traduzzjoni medja f’temperatura partikolari: KE_avg = (3/2)k_BT. It-temperatura fil-fond hi kejl ta’ dan il-moviment medju.
X’il-folja stampabbli titlob lill-istudenti jaħdmu
- Għal prova waħda, ikkalkula v_rms = √(3RT/M) bl-użu ta’ R = 8.314 J/(mol·K) u M = 0.039948 kg/mol. Qabbel mat-tabella.
- Ispjega għalfejn v_rms jikber bl-għerq kwadru tat-temperatura minflok b’proporzjoni diretta magħha.
Fejn dan jidher lil hinn mill-lab
- Żewġ gassijiet fl-istess temperatura għandhom l-istess enerġija ċinetika medja, imma l-gass iħaffef (M inqas) għandu v_rms ogħla. Ispjega għalfejn, bl-użu ta’ KE_avg = ½M·v_rms² flimkien mal-fatt li KE_avg tiddependi biss fuq T.
- Eliju (M ≈ 0.004 kg/mol) joħroġ minn balun ħafna aktar mgħaġġel mill-bdil tal-balun bl-ajru waħdu. Uża l-formula ta’ v_rms tiegħek biex tispjega għalfejn molekuli ta’ gass iħaffef jaħarbu minn pori żgħar aktar mgħaġġel.
- 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
- Merħba għas-Sandbox Ċinetiku
- Agħżel il-kamra
- Agħfas Riproduċi
- Molekuli aktar mgħaġġla f’T ogħla
- Iftaħ il-pannell tal-Proprjetajiet
- Għamirtha!
Iftaħ is-simulazzjoni interattiva biex tibni x-xena, agħfas Riproduċi, u esplora b’kejl ħaj u tutorjal bil-gwida.