வெப்பவியக்கவியல்
இயக்கக் கொள்கை சாண்ட்பாக்ஸ்
வாயுவை சூடாக்கி மூலக்கூறுகள் வேகமாவதைப் பாருங்கள் (v_rms).
இயக்கக் கொள்கை சாண்ட்பாக்ஸ் — ஊடாடும் வெப்பவியக்கவியல் உருவகம். வாயுவை சூடாக்கி மூலக்கூறுகள் வேகமாவதைப் பாருங்கள் (v_rms). நேரலை SI அளவீடுகள், வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் கூடிய இலவச உலாவி அடிப்படையிலான மெய்நிகர் இயற்பியல் ஆய்வகம்.
இயக்கக் கொள்கை
வாயுவை சூடாக்கி, மூலக்கூறுகள் வேகமாவதைப் பாருங்கள் (v_rms).
இயக்கக் கொள்கை வெப்பநிலையை சராசரி மூலக்கூறு இயக்க ஆற்றலுடன் இணைக்கிறது: ½m⟨v²⟩ = (3/2)kT. சூடாக்குதல் சேர்க்கும் ஆற்றல், வேகமான சீரற்ற இயக்கமாகத் தோன்றுகிறது. சதுர-சராசரி மூல வேகம் v_rms-தான் இலட்சிய வாயு அழுத்தத் தொடர்பில் நுழைகிறது, நிலையான கன அளவில் சூடான வாயுக்கள் ஏன் அதிக அழுத்தம் தருகின்றன என்பதையும் விளக்குகிறது.
- KE_avg = (3/2)kT
- v_rms ∝ √T
ஆய்வுச் சுருக்கம்
ஆய்வகத்தைத் திறப்பதற்கு முன் கேள்வியைத் திட்டமிடுங்கள்
சுருக்கம் முன்வரைவு செய்யப்பட்ட பக்கத்தை பிரதிபலிக்கிறது: இயக்கும் கேள்வி, போட்டி கணிப்புகள், மாறி பாத்திரங்கள், நிர்வகிக்கும் விதிகள், அமைப்பு, பகுப்பாய்வு மற்றும் நீட்டிப்பு தூண்டல்கள் காணும்படி இருக்கும், இந்த வரிசையிலேயே.
இயக்கும் கேள்வி
வெப்பநிலை உண்மையில் சராசரி மூலக்கூறு இயக்கத்தின் அளவு. ஒரு வாயுவின் தனிவெப்பநிலையை இரட்டிப்பாக்கினால், வழக்கமான மூலக்கூறு வேகமும் இரட்டிப்பாகுமா?
நிறுத்திப் பார்க்க வேண்டிய கணிப்புகள்
- வெப்பநிலையும் வேகமும் நேரடி விகிதத்தில் இருப்பதால், மூலக்கூறு வேகமும் இரட்டிப்பாகும்.
- வேகம், வெப்பநிலையின் இருமடி மூலத்தைச் சார்ந்ததால், 2 அல்லாமல் √2 காரணியால் அதிகரிக்கும்.
- மூலக்கூறு வேகம், வெப்பநிலையைச் சார்ந்தது அல்ல.
மாறிகளின் பாத்திரங்கள்
நீங்கள் அமைப்பவை:
- வெப்பநிலை T (K)
நீங்கள் அளப்பவை:
- சராசரி மூலக்கூறு KE (zJ)
- RMS வேகம் v_rms (m/s)
விசாரணை எவ்வாறு நடக்கிறது
- இயக்கக்-கொள்கை-சாண்ட்பாக்ஸ் முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். அறை, ஆர்கான் வாயுவைத் (M = 0.039948 kg/mol) தாங்குகிறது.
- rms-வேகம் மற்றும் சராசரி-இயக்க-ஆற்றல் வாசிப்புகளை இயக்குங்கள்.
- ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் வாயு வெப்பநிலையை அமைத்து, rms மூலக்கூறு வேகத்தைப் பதிவு செய்யுங்கள்.
ஆளும் சமன்பாடு
RMS மூலக்கூறு வேகம் — v_rms = √(3·R·T / M)
வாயு மூலக்கூறுகளின் சதுர-சராசரி மூல வேகம், வெப்பநிலை மற்றும் மோலார் நிறையைச் சார்ந்தது: v_rms = √(3RT/M). இலகுவான, சூடான வாயுக்களின் மூலக்கூறுகள் வேகமாக நகரும்.
சராசரி மூலக்கூறு இயக்க ஆற்றல் — KE_avg = 3/2·kB·T
ஒரு கொடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில், நிறையைப் பொருட்படுத்தாமல், ஒவ்வொரு இலட்சிய-வாயு மூலக்கூறுக்கும் ஒரே சராசரி நகர்ச்சி இயக்க ஆற்றல்: KE_avg = (3/2)k_BT. வெப்பநிலை, அடிப்படையில், இந்த சராசரி இயக்கத்தின் அளவு.
அச்சிடக்கூடிய பணித்தாள் மாணவர்களிடம் என்ன கண்டறியச் சொல்கிறது
- ஒரு முயற்சிக்கு, R = 8.314 J/(mol·K) மற்றும் M = 0.039948 kg/mol பயன்படுத்தி v_rms = √(3RT/M) கணக்கிடுங்கள். அட்டவணையுடன் ஒப்பிடுங்கள்.
- v_rms, நேரடி விகிதத்தில் அல்லாமல், வெப்பநிலையின் இருமடி மூலத்துடன் ஏன் வளர்கிறது என்று விளக்குங்கள்.
ஆய்வகத்தைத் தாண்டி இது எங்கு தோன்றுகிறது
- ஒரே வெப்பநிலையில் உள்ள இரு வாயுக்கள், ஒரே சராசரி இயக்க ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் இலகுவான வாயுவிற்கு (சிறிய M) அதிக v_rms. KE_avg = ½M·v_rms², KE_avg, T-ஐ மட்டுமே சார்ந்தது என்ற உண்மையுடன் இணைத்து, ஏன் என்று விளக்குங்கள்.
- ஹீலியம் (M ≈ 0.004 kg/mol), ஒரு பலூனிலிருந்து, காற்று மட்டும் வெளியேறுவதை விட மிக வேகமாக கசிகிறது. இலகுவான வாயு மூலக்கூறுகள், சிறிய துளைகள் வழியாக ஏன் வேகமாக தப்புகின்றன என்பதை, உங்கள் v_rms சூத்திரம் பயன்படுத்தி விளக்குங்கள்.
- 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
- இயக்கக் கொள்கை சாண்ட்பாக்ஸுக்கு வருக
- அறையைத் தேர்ந்தெடுங்கள்
- இயக்கு பொத்தானை அழுத்துங்கள்
- அதிக T-இல் வேகமான மூலக்கூறுகள்
- பண்புகள் பேனலைத் திறங்கள்
- செய்துவிட்டீர்கள்!
காட்சியை உருவாக்கி, இயக்கு பொத்தானை அழுத்தி, நேரலை அளவீடுகள் மற்றும் வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் ஆராய்வதற்கு ஊடாடும் உருவகத்தைத் திறங்கள்.