Termodinamică
Sandbox teorie cinetică
Încălzește gazul și privește moleculele accelerând (v_rms).
Sandbox teorie cinetică — simulație interactivă de Termodinamică. Încălzește gazul și privește moleculele accelerând (v_rms). Laborator virtual de fizică gratuit, în browser, cu măsurători SI în timp real și tutorial ghidat.
Teoria cinetică
Încălzește gazul și privește moleculele accelerând (v_rms).
Teoria cinetică leagă temperatura de energia cinetică moleculară medie: ½m⟨v²⟩ = (3/2)kT. Încălzirea adaugă energie care apare ca mișcare aleatorie mai rapidă. Viteza pătratică medie v_rms este cea care intră în relația de presiune a gazului ideal și explică de ce gazele mai fierbinți exercită presiune mai mare la volum fix.
- KE_avg = (3/2)kT
- v_rms ∝ √T
Rezumat de investigație
Planifică întrebarea înainte să deschizi laboratorul
Rezumatul reflectă pagina pre-randată: întrebarea-ghid, predicțiile concurente, rolurile variabilelor, legile guvernante, montajul, analiza și extensiile rămân vizibile și în această ordine.
Întrebare-ghid
Temperatura este de fapt o măsură a mișcării moleculare medii. Dacă dublezi temperatura absolută a unui gaz, se dublează și viteza moleculară tipică?
Predicții de cântărit
- Viteza moleculară se dublează și ea, pentru că temperatura și viteza sunt direct proporționale.
- Viteza moleculară crește cu un factor √2, nu 2, pentru că viteza depinde de rădăcina pătrată a temperaturii.
- Viteza moleculară nu depinde de temperatură.
Rolurile variabilelor
Ce stabilești tu:
- Temperatura T (K)
Ce măsori:
- KE moleculară medie (zJ)
- Viteza RMS v_rms (m/s)
Cum decurge investigația
- Deschide presetarea kinetic-sandbox și apasă Resetează. Camera conține gaz argon (M = 0.039948 kg/mol).
- Activează citirile vitezei rms și energiei cinetică medii.
- Setează temperatura gazului pentru fiecare încercare și înregistrează viteza moleculară rms.
Ecuația guvernantă
Viteza moleculară RMS — v_rms = √(3·R·T / M)
Viteza pătratică medie a moleculelor de gaz depinde de temperatură și masă molară: v_rms = √(3RT/M). Gazele mai ușoare și mai fierbinți au molecule care se mișcă mai repede.
Energia cinetică moleculară medie — KE_avg = 3/2·kB·T
Fiecare moleculă de gaz ideal, indiferent de masă, are aceeași energie cinetică medie de translație la o temperatură dată: KE_avg = (3/2)k_BT. Temperatura este fundamental o măsură a acestei mișcări medii.
Ce cer fișa tipăribilă elevilor să rezolve
- Pentru o încercare, calculează v_rms = √(3RT/M) folosind R = 8.314 J/(mol·K) și M = 0.039948 kg/mol. Compară cu tabelul.
- Explică de ce v_rms crește cu rădăcina pătrată a temperaturii, nu în proporție directă cu ea.
Unde mai apare asta dincolo de laborator
- Două gaze la aceeași temperatură au aceeași energie cinetică medie, dar gazul mai ușor (M mai mic) are un v_rms mai mare. Explică de ce, folosind KE_avg = ½M·v_rms² împreună cu faptul că KE_avg depinde doar de T.
- Heliul (M ≈ 0.004 kg/mol) se scurge dintr-un balon mult mai repede decât se dezumflă balonul doar din aer. Folosește formula ta v_rms pentru a explica de ce moleculele de gaz mai ușor evadează prin pori mici mai repede.
- 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
- Bine ai venit la Sandbox cinetic
- Selectează camera
- Apasă Pornește
- Molecule mai rapide la T mai mare
- Deschide panoul Proprietăți
- Ai reușit!
Deschide simularea interactivă pentru a construi scena, a apăsa Pornește și a explora cu măsurători live și un tutorial ghidat.
Deschide laboratorul interactiv →