Molecule Movement Forklart
"Molecule bevegelse" eksisterer som en rekke komponenter. Den translatoriske bevegelse av molekyler som komplette enheter i tre-dimensjonalt rom er en hovedkomponent. Andre komponenter inkluderer rotasjoner og vibrasjoner av hele eller en del av et molekyl. Denne typen molekylær bevegelse er forklarlige å bruke klassisk termodynamikk teori.
Total Energi
Molekyler kan visualiseres som svært små, elastiske billiard baller. Hvis en person har en biljardkule opp i skulderhøyde, er biljardkule ikke beveger seg, men det har potensiale til å flytte hvis la gå. Den har dermed "potensial" (lagret) energi. Slipp ballen, og noe av sin potensielle energien blir "kinetisk energi" (energi relatert til bevegelse). Ballen beveger seg. Potensiell energi vil bli sett bort fra i denne diskusjonen, men bør dens eksistens bemerkes, da det er den andre komponent som bidrar til den totale energi.
Kinetisk energi er ikke bare en vag og beskrivende sikt. Kinetisk energi kan kvantifiseres. Den formel som gjør det vil si,
1) E = ½ mv²,
hvor "E" er kinetisk energi, m er massen av "biljard ball" eller molekyl, og "v" er den hastighet ved hvilken den reiser.
Total Kinetic Energy
Molekyler under de fleste forhold er funnet i svært store tall. Derfor er formelen for kinetisk energi for et bulk substans blir,
2) E (tot) = N₁MV₁² + N₂MV₂² + N₃MV₃² + ...
hvor molekyler av hastighet (1) eksistere i mengde (1), molekyler av en annen hastighet (2) foreligger i mengde (2), og så videre. E (tot) representerer så den totale kinetiske energi av den fullstendige innsamling av molekyler.
Fra ovenstående ligning, er det åpenbart at hvis den kinetiske energi av en samling av molekyler er økt, dets generelle hastigheten øker.
Gjennomsnittlig Kinetic Energy
Selv om energien til partiklene skiller seg fra hverandre, er det en enkel ting å bestemme den midlere kinetisk energi av partiklene. Ligningen er,
E (AV) = E (tot) / N (tot), eller,
3) E (AV) = (N₁MV₁² + N₂MV₂² + N₃MV₃² + ...) / (n ^ + N₂ + N₃ + ...).
Forholdet til temperatur
Ved økning av den midlere kinetiske energien til en samling av molekyler (noen ganger kalt et "system"), øker også temperaturen i systemet.
Selv om prinsippene gjelder for faste stoffer, væsker eller gasser, og plasmaer av alle slag, vil bare eksempel på en ideell, monatomic gass vurderes her.
Kinetic gassteori
Den kinetiske gassteori inkorporerer "Boltzmann-Maxwell distribusjon". Dette beskriver den sannsynlige antall molekyler på en bestemt hastighet i et system med en gitt midlere kinetisk energi. Således belyser den ligning tre, ovenfor.
De involverte matematikk produserer forholdet,
4) E (AV) = 3/2 kT,
hvor k = R / n og R er den ideelle gasskonstanten, og n er Avogadros tall.
Energi, Motion og temperatur
Således er forklart forholdet mellom energi, molekylær bevegelse og temperatur, så vel som de aktuelle matematikken involvert. Økende energi, for eksempel i form av varme, øker molekylære bevegelser, som i sin tur hever temperaturen i et system, målbar ved et termometer.