动力学理论：温度和分子速度

1·预测

温度实际上是平均分子运动的量度。如果将气体的绝对温度加倍，典型的分子速度也会加倍吗？

• 分子速度也会加倍，因为温度和速度成正比。
• 分子速度增加了 √2 倍，而不是 2，因为速度取决于温度的平方根。
• 分子速度与温度无关。

2·设置

1. 打开「动力学理论：温度和分子速度（kinetic-sandbox）」预设并按重置。该室装有氩气 (M = 0.039948 kg/mol)。
2. 启用均方根速率与平均动能读数。
3. 设置每次试验的气体温度并记录均方根分子速度。

3·收集数据

针对三次试验，绘制v_rms（y轴）相对√T（x轴）的关系图。直线是否通过原点？

4·分析

1. 对于一项试验，使用 R = 8.314 J/(mol·K) 和 M = 0.039948 kg/mol 计算 v_rms = √(3RT/M)。与表比较。
2. 解释为什么 v_rms 随温度的平方根增长而不是与其成正比。

5·扩展

1. 相同温度下的两种气体具有相同的平均动能，但较轻的气体（较小的 M）具有较高的 v_rms。解释为什么，使用 KE_avg = ½M·v_rms² 以及 KE_avg 仅取决于 T。
2. 氦气（M ≈ 0.004 kg/mol）从气球中泄漏的速度比气球仅从空气中放气的速度快得多。使用 v_rms 公式来解释为什么较轻的气体分子会更快地通过微小的孔隙逸出。

这个实验背后的物理原理

← 返回实验