כיצד למצוא את האנרגיה הקינטית הממוצעת של המולקולות


Thermodynamics part 3: Kelvin scale and Ideal gas law example | Physics | Khan Academy (יולי 2019).

Anonim

המולקולה היא מושא עולם המיקרו. לכן, מדידה ישירה של האנרגיה הקינטית שלו הוא בלתי אפשרי. אנרגיה קינטית ממוצעת היא מושג סטטיסטי. זהו הערך הממוצע של האנרגיות הקינטיות של כל המולקולות הנכנסות לחומר.

יהיה עליך

  • - לוח תקופתי של יסודות כימיים;
  • - מדחום;
  • - מחשבון.

הדרכה

1

מצא את האנרגיה הקינטית הממוצעת תוך שימוש בערך המהירות הממוצעת של המולקולות של החומר. חישוב המסה של מולקולה אחת של חומר. כדי לעשות זאת, לקבוע את המסה הטוחנת שלה בק"ג לכל שומה באמצעות הטבלה המחזורית של אלמנטים כימיים. לשם כך, מצא את המסה האטומית היחסית של כל האלמנטים המרכיבים את מולקולת החומר. הם מסומנים בתאים המתאימים של הטבלה. קיפול אותם ולקבל את המשקל המולקולרי היחסי של המולקולה. מחלקים את המספר הזה ב 1000 ומקבלים את המסה הטוחנת של החומר בק"ג לכל שומה.

2

מחלק את המסה הטוחנת על ידי מספר אבוגדרו (NA = 6.022 ∙ 10 ^ 23 1 / mol) ומקבל את המסה של מולקולה אחת של חומר m0 בק"ג. חישוב האנרגיה הקינטית הממוצעת של המולקולות על ידי הכפלת המסה של מולקולה אחת m0 על ידי ריבוע מהירות v שלה, ולחלק את התוצאה על ידי 2 (Ek = m0 ∙ v² / 2).

3

דוגמה. חישוב מהירות קינטית ממוצעת של מולקולות חנקן, אם המהירות הממוצעת שלהם היא 100 m / s. המסה הטוחנת של מולקולת החנקן הדיאטומית היא 0.028 kg / mol. מצא את המסה של מולקולה אחת: 0.028 / (6.022 10 ^ 23) ≈4.6 ∙ 10 ^ (- 25) ק"ג. קביעת האנרגיה הקינטית הממוצעת של המולקולות Ek = 4, 6 ∙ 10 ^ (- 25) ∙ 100² / 2 = 2, 3 ∙ 10 ^ (- 21)

4

מצא את האנרגיה הקינטית הממוצעת של מולקולות הגז באמצעות ערך הטמפרטורה. מדוד ערך זה באמצעות מדחום. אם המכשיר מודד במעלות צלזיוס, תרגם את ערך הטמפרטורה בקלווין בסולם מוחלט. לשם כך, מוסיפים את המספר 273 לערך הטמפרטורה במעלות צלזיוס, לדוגמה, אם טמפרטורת הגז היא 23 מעלות צלזיוס, אז בקנה מידה אבסולוטי הטמפרטורה שלה תהיה T = 23 + 273 = 296 K.

5

לקבוע את מידת החופש של המולקולה i. ערך זה עבור מולקולה מונטומית הוא 3. עבור חלקיק דיאטומי - 5, אחד הטריאטומי ועוד - 6. חישוב האנרגיה הקינטית הממוצעת על ידי הכפלת מידת החופש של המולקולה על ידי טמפרטורת הגז המוחלטת ואת קבוע בולצמן (k = 1.38 ∙ 10 ^ (- 23)) . לחלק את התוצאה על ידי מספר 2 (Ek = i ∙ k ∙ T / 2).

6

דוגמה. מצא את האנרגיה הקינטית הממוצעת של מולקולות הגז הדיאטומי בטמפרטורה של 85º. קביעת טמפרטורת הגז בסולם מוחלט של T = 85 + 273 = 358K. מידת החופש של מולקולה דיאטומית היא i = 5. בצעו את החישוב Ek = 5 ∙ 1.38 ∙ 10 ^ (- 23) ∙ 358 / 2≈1.24 ∙ 10 ^ (- 20)