Hvad er den gennemsnitlige hastighed i meter pr. Sekund ved 20 grader celsiushastighed på N2 -molekyler luft 1050 km / h?

* Gennemsnitlig hastighed for gasmolekyler: Dette er relateret til temperaturen på gassen. Jo højere temperatur, jo hurtigere bevæger molekylerne sig i gennemsnit. Dette er beskrevet af den rod-middel-kvadratiske hastighed (RMS), der beregnes ved hjælp af følgende ligning:

`` `

v_rms =sqrt (3kt/m)

`` `

hvor:

* V_RMS er RMS -hastigheden

* k er Boltzmanns konstant (1,38 × 10^-23 j/k)

* T er temperaturen i Kelvin (Celsius + 273.15)

* m er massen af ​​et molekyle (i kg)

* hastighed: Dette henviser til hastigheden og retning af et objekt.

* 1050 mph: Dette er en hastighed, ikke en hastighed. Det fortæller os, hvor hurtigt noget bevæger sig * og * i hvilken retning.

Her er hvorfor spørgsmålet er lidt vanskeligt:​​

* Du kan ikke direkte konvertere 1050 km / h til den gennemsnitlige hastighed af nitrogenmolekyler. Molekylerne i luft bevæger sig tilfældigt i alle retninger, så deres gennemsnitlige hastighed svarer ikke til en enkelt hastighed.

* Den gennemsnitlige hastighed for nitrogenmolekyler ved 20 ° C bestemmes af temperaturen, ikke af hastigheden af ​​et bestemt objekt.

At beregne gennemsnitshastigheden for N2 -molekyler ved 20 ° C:

1. konverter Celsius til Kelvin: 20 ° C + 273,15 =293,15 K

2. Find massen af ​​et N2 -molekyle: Molekylvægten af ​​N2 er 28 g/mol. For at konvertere dette til KG/molekyle skal du opdele med Avogadros nummer (6,022 x 10^23 molekyler/mol) og med 1000 g/kg:

(28 g/mol)/(6,022 x 10^23 molekyler/mol)/(1000 g/kg) =4,65 x 10^-26 kg/molekyle

3. stikværdier i RMS -hastighedsligningen:

`` `

v_rms =sqrt (3 * 1,38 × 10^-23 j / k * 293,15 k / 4,65 x 10^-26 kg)

v_rms ≈ 515 m/s

`` `

Derfor er den gennemsnitlige hastighed for N2 -molekyler i luft ved 20 ° C ca. 515 meter i sekundet.