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大部分氣體粒子的速率ump、平均速率uavg與方均根速率urms
2010/06/27 18:34:22瀏覽16025|回應0|推薦0

粒子的移動內含「移動速率與方向」和「質量」二種力量,而粒子平均速率uavg計算的的原理如下

化學原理啟迪117

1.     粒子的移動內含「移動速率與方向」和「質量」二種力量,而粒子平均速率uavg計算的的原理如下

     

     

     

2.     推動粒子運動的能量「8kBT」扣除掉「質量m(÷m),再還原成撞擊與反彈2個半徑的推力(÷π):「8kBT/πm」,就是粒子移動速率對牆壁的撞擊力

3.     粒子的平均速率uavg,就是從粒子移動速率對牆壁的撞擊力量u2,開根號求出的。

4.     以上的粒子平均速率,是以平均每1顆粒子做為模型計算出來的;粒子的平均速率還有另一個寫法,用1mole的粒子為單位來計算,原理一樣,只是描述的單位從每1顆的速率變成平均每6.022×10²³顆的速率,公式如下:

     

M=1莫耳氣體粒子的重量(公斤)=6.022×10²³×m1顆粒子的質量)

R=氣體常數=6.022×10²³×kB

kB換算每1標準溫度(k)等於多少熱能(J)的常數

kB=Boltzmann’s constant=1.38066×10-23J/K

5.      uavg平均速率,定義粒子撞擊牆壁的力量時,考慮粒子在三度空間的整體運動能力,比較細膩,所以可做為求取容器中所有粒子平均速率的公式。

6.     依據三種不同觀點,定義出三種粒子移動速率:1.ump大部分氣體粒子的速率。2.uavg平均速率。3.urms方均根速率。它們的比例是:

umpuavgurms=1.0001.1281.225

7.     ump最小,因為它只從與撞擊牆壁垂直的那一股熱能推算速率,不考慮其它因素。uavg 考慮三度空間中各個方向的熱能,與粒子的旋轉前進移動模式,所以推算出來的速率較大。

8.     urms從容器牆壁承受到的粒子撞擊力量,產生的體積、壓力與溫度的關係,推算粒子的移動速率。urms是三種速率中最大的,可能是因為氣體粒子撞擊容器牆壁的實際次數,比模型理論多一些,很可能是因為粒子彼此很容易互相碰撞,而加強了每次撞擊的力量或撞擊頻率。

      

 

 

 

( 知識學習科學百科 )
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引用
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