Hvordan bruke Kinetic Energy til å forklare hva som forårsaker gasstrykk

Tenk på barna på en piknik eller bursdagsfest hoppende vannvittig i en oppblåsbar play-palass eller slott. Luftmolekyler i en lukket beholder er sånn: går willy-Bulle i alle retninger, og med ingenting å korrigere sin individuelle, hodestups bevegelse, men toppen, bunnen og sidene av beholderen. Fysikere bruker kinetisk energi til å definere den energien som luftmolekyler, og barn har når de flytter. Man kan lett forklare forholdet mellom den kinetiske energi av luftmolekyler og trykk de skaper.

Bruksanvisning

1 Forklare at luft består av små, vidt adskilte molekyler av gass som oksygen, eller O2, nitrogen, eller N2, argon, eller Ar, og hydrogen, eller H2, som beveger seg med høy hastighet.

2 Forklar at disse luftmolekyler ikke forsinke eller endre retning av deres bevegelse før de kolliderer med og reflektere fra en hindring som en annen luft molekyl eller toppen, bunnen eller sidene av en omsluttende beholder.

3 Forklare at når en gassmolekyl kolliderer med toppen eller bunnen eller sidene av en omsluttende beholder, endringen i moment av molekylet er lik en kraft som utøves på den omsluttende beholder.

4 Legg at fysikere forholder kinetisk energi, eller KE, for å momentum (p) og massen (m) ved hjelp av ligningen KE = (p ^ 2) / 2m. Forklarer at i henhold til denne ligning, økt kinetisk energi fører til økt fart og økt kraft som utøves på den omsluttende beholder med en gass.

5 Forklarer videre at kinetisk energi er energien som helst objekt i bevegelse, slik som en luft molekyl, har på grunn av sin bevegelse.

6 Gi den fysiske definisjonen av KE i form av et bevegelig objekt masse (m) og kvadratet av objektets hastighet (v ^ 2): KE = 1/2 mv ^ 2.

7 Gi den ideelle gasslov i form av trykk (P); nummer, eller mol, av gassmolekyler (n); en konstant (R; 0,0821 liter per atmosfærer); temperatur i grader Kelvin (T); og volum (V): P = (NRT) / V.

8 Påpeke at i henhold til denne ligning, mens temperaturen (T) av en gass øker eller blir større, er trykket av gassen (P) øker.

9 Nå forklare at temperaturen av en gass i grader Kelvin (T) er lik to tredjedeler av produktet fra den resiproke verdi av en annen konstant (k) og kinetisk energi: T = 2 / (3k) x 1 / 2mV ^ 2. Den konstante k er Boltzmann konstant; det tilsvarer 1,38 x 10 ^ (- 23) Joules per grad Kelvin.

10 Legg merke til at i henhold til denne ligning, som den kinetiske energi (1 / 2mV ^ 2) av molekyler av en gass øker temperaturen (T) for gass øker.

11 Oppsummer ved å observere at dette forklarer årsakssammenheng mellom kinetisk energi og gasstrykk. Som det midlere kinetisk energi (1 / 2mV ^ 2) av molekyler av en gass øker temperaturen (T) for gass øker. I tillegg, ettersom temperaturen av gass øker, trykket (P) av gass øker. En økning i kinetisk energi forårsaker en økning i gasstrykk; en reduksjon i kinetisk energi fører til en reduksjon i gasstrykket.