Hvad er den gennemsnitlige hastighed for partikler et stof?

Den gennemsnitlige hastighed for partikler i et stof er ikke en enkelt, fast værdi men snarere en distribution af hastigheder beskrevet af maxwell-boltzmann distribution . Dette betyder, at partikler i et stof konstant bevæger sig i forskellige hastigheder.

Her er en sammenbrud:

* Temperatur: Den gennemsnitlige hastighed for partikler er direkte relateret til stoffets temperatur. Højere temperaturer betyder hurtigere gennemsnitshastigheder.

* molekylær masse: Tyngre partikler (højere molekylmasse) bevæger sig langsommere end lettere partikler ved den samme temperatur.

* Matterilat: Partikler i et solidt træk langsommere end partikler i en væske, der bevæger sig langsommere end partikler i en gas.

For at få en bedre forståelse af partikelhastigheder er her nogle nøglebegreber:

* rod-middel-kvadrathastighed (VRMS): Dette er en almindelig måde at udtrykke den gennemsnitlige hastighed på partikler på. Det beregnes som kvadratroten af ​​gennemsnittet af de firkantede hastigheder for alle partikler.

* mest sandsynlige hastighed: Dette er den hastighed, hvorpå det maksimale antal partikler bevæger sig.

* Gennemsnitlig hastighed: Dette er det aritmetiske gennemsnit af hastighederne for alle partiklerne.

Formler:

* vrms =√ (3kt/m) , hvor:

* k er Boltzmann-konstanten (1,38 x 10^-23 j/k)

* T er den absolutte temperatur i Kelvin

* m er massen af ​​en partikel i kg

Eksempel:

Lad os sige, at vi har en gas af nitrogenmolekyler (N2) ved stuetemperatur (298 K). Ved hjælp af formlen til VRM'er kan vi beregne:

* VRMS =√ (3 * 1,38 x 10^-23 J/K * 298 K/(28 x 1,66 x 10^-27 kg)) ≈ 515 m/s

Dette betyder, at den gennemsnitlige hastighed for nitrogenmolekyler ved stuetemperatur er ca. 515 meter i sekundet.

Husk: Maxwell-Boltzmann-distributionen viser, at der er en række hastigheder, ikke kun en gennemsnitlig hastighed. Nogle partikler bevæger sig meget langsommere, mens andre bevæger sig meget hurtigere.