Kinetische theorie: temperatuur en moleculaire snelheid

1 · Voorspel

Temperatuur is eigenlijk een maat voor gemiddelde moleculaire beweging. Als je de absolute temperatuur van een gas verdubbelt, verdubbelt dan ook de typische moleculaire snelheid?

• De moleculaire snelheid verdubbelt ook, want temperatuur en snelheid zijn recht evenredig.
• De moleculaire snelheid neemt toe met een factor √2, niet 2, want snelheid hangt af van de wortel van de temperatuur.
• De moleculaire snelheid hangt niet van de temperatuur af.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling kinetic-sandbox en druk op Herstel. De kamer bevat argongas (M = 0.039948 kg/mol).
2. Zet de aflezingen van rms-snelheid en gemiddelde kinetische energie aan.
3. Stel voor elke meting de gastemperatuur in en noteer de rms-moleculaire snelheid.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen v_rms (y-as) uit tegen √T (x-as). Is de lijn recht en door de oorsprong?

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting v_rms = √(3RT/M) uit met R = 8.314 J/(mol·K) en M = 0.039948 kg/mol. Vergelijk met de tabel.
2. Leg uit waarom v_rms groeit met de wortel van de temperatuur in plaats van recht evenredig ermee.

5 · Verdiep

1. Twee gassen bij dezelfde temperatuur hebben dezelfde gemiddelde kinetische energie, maar het lichtere gas (kleinere M) heeft een hogere v_rms. Leg uit waarom, met KE_avg = ½M·v_rms² en het feit dat KE_avg alleen van T afhangt.
2. Helium (M ≈ 0.004 kg/mol) lekt veel sneller uit een ballon dan de ballon door lucht alleen leegloopt. Gebruik je v_rms-formule om uit te leggen waarom lichtere gasmoleculen sneller door piepkleine poriën ontsnappen.

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde