二乗平均平方根速度計算機

気体分子はすべて同じ速さで動いているわけではありません。絶えず衝突してエネルギーを交換し、広いマクスウェル・ボルツマン速度分布を形成します。二乗平均平方根速度は通常vrmsと表し、各分子の速さを二乗して平均し、その平方根を取った代表的な速さです。速い粒子ほど二乗後の寄与が大きいため、同じ理想気体ではRMS速度は最確速度と通常の平均速度の両方を上回ります。 気体分子運動論は、分子運動を測定可能な温度と結び付けます。一分子当たりの平均並進運動エネルギーは、ボルツマン定数と絶対温度の積の二分の三です。この関係を運動エネルギーの式と組み合わせると、vrmsは普遍気体定数、温度、三の積をモル質量で割った値の平方根となります。この計算機は気体定数8.314462618ジュール毎モル毎ケルビンを使い、入力されたモル質量をグラム毎モルからキログラム毎モルに換算して計算します。 温度には絶対温度が必要なので、摂氏や華氏ではなくケルビンを入力してください。摂氏温度には273.15を加えると換算できます。モル質量は、モデル化する実際の気体粒子一モルの質量でなければなりません。例えば窒素ガスは主にN2分子で構成され、モル質量は約28.0134グラム毎モルです。窒素原子一個の原子量を入力すると誤った速さになります。298.15ケルビンでの窒素のRMS速度は約515メートル毎秒です。 平方根の関係から、二つの重要な傾向が分かります。絶対温度が上がると分子の速さは増しますが、温度を二倍にしてもRMS速度は二の平方根倍にしかなりません。モル質量が増すと速さは下がり、同じ温度では水素のような軽い気体が六フッ化硫黄のような重い気体よりはるかに速く動きます。この違いは拡散、噴出、熱伝達、衝突頻度、大気粒子が重力場から脱出する能力に影響します。 この式は熱平衡にある理想気体を仮定し、並進運動だけを扱います。通常の希薄気体条件では有用ですが、高圧や凝縮に近い状態では実在気体の相互作用が重要になります。また、RMS速度は配管内で測る巨視的な流速ではありません。静止した気体は正味の流れがゼロでも、個々の分子は毎秒数百メートルの速さでランダムな方向に動きます。この結果は微視的な熱運動の学習に使い、流体の流れの計算の代わりにはしないでください。