方均根速率计算器

气体分子并非都以同一速率运动。它们不断碰撞、交换能量，其速率呈广泛的麦克斯韦–玻尔兹曼分布。方均根速率通常写作vrms，是将各分子速率平方、求平均后再开平方所得的代表性速率。由于较快粒子在平方后贡献更大，同一种理想气体的方均根速率大于最概然速率和普通平均速率。 气体动理论将分子运动与可测量的温度联系起来。每个分子的平均平动动能等于玻尔兹曼常数乘以绝对温度的二分之三。将此关系与动能表达式结合，可得vrms等于通用气体常数、温度和三的乘积除以摩尔质量后再开平方。本计算器使用气体常数8.314462618焦耳每摩尔每开尔文，并在计算前将输入的摩尔质量从克每摩尔转换为千克每摩尔。 温度必须是绝对温度，因此应输入开尔文，而不是摄氏度或华氏度。摄氏温度加上273.15即可换算。摩尔质量必须对应所建模气体粒子的一摩尔质量。例如，氮气主要由N2分子组成，摩尔质量约为28.0134克每摩尔；输入单个氮原子的原子质量会得到错误速率。在298.15开尔文时，氮气的方均根速率约为515米每秒。 平方根关系说明了两个有用的规律。绝对温度升高，分子速率增大，但温度翻倍只会使方均根速率变为原来的根号二倍。摩尔质量增大，速率降低；相同温度下，氢气等轻气体的分子比六氟化硫等重气体快得多。这些差异影响扩散、逸流、传热、碰撞频率，以及大气粒子逃离引力场的能力。 此公式假设气体处于热平衡且符合理想气体模型，仅考虑平动。在通常的稀薄气体条件下很有用，但高压或接近凝结时，真实气体的相互作用不可忽略。方均根速率也不是管道中测得的宏观流速。静止气体的净流动可以为零，而单个分子仍以每秒数百米的速率沿随机方向运动。请用此结果研究微观热运动，不要用它代替流体流动计算。