1. 온도 및 운동 에너지 :
* 직접 비례 : 온도는 가스 분자의 평균 운동 에너지의 척도입니다. 온도가 높을수록 분자가 평균적으로 움직이면 운동 에너지가 높아집니다.
* 켈빈 스케일 : 온도와 운동 에너지의 관계는 선형이지만 켈빈 스케일 (절대 온도)을 사용할 때만 가능합니다. 이것은 켈빈 스케일이 절대 제로에서 시작되기 때문에 분자는 운동 에너지가 0입니다.
2. 운동 에너지와 속도 :
* 질량 관련 : 운동 에너지는 분자 속도의 제곱에 직접 비례합니다. 그러나 분자의 질량을 고려하는 것이 중요합니다. 가벼운 분자는 무거운 분자와 같은 온도에서 더 빠르게 움직입니다.
3. 온도와 속도 :
* 루트 평균 제곱 속도 : 가스 분자의 평균 속도는 단순한 평균이 아니라 "루트 평균 제곱 속도"(RMS 속도)입니다. 개별 분자의 속도는 다양하고 일부는 다른 분자보다 훨씬 빠르게 움직이기 때문입니다.
* Maxwell-Boltzmann 분포 : 주어진 온도에서 분자 속도의 분포는 Maxwell-Boltzmann 분포라고 불리는 종 모양의 곡선을 따릅니다. 이것은 가장 가능성있는 속도로 피크가있는 다양한 속도가 있음을 의미합니다.
요약 :
* 온도가 높을수록 평균 운동 에너지가 높아집니다.
운동 에너지가 높을수록 평균 분자 속도가 빠릅니다.
* 개별 분자의 속도는 다양하지만 평균 속도는 온도 및 분자 질량과 관련이 있습니다.
키 방정식 :
* 운동 에너지 (KE) =1/2 * mv² (M =질량, V =속도)
* 평균 ke =(3/2) * k * t (K =Boltzmann Constant, T =Kelvin의 온도)
시사점 :
*이 관계는 가스가 난방시 가스가 팽창하는 이유를 설명합니다. 운동 에너지 증가는 컨테이너 벽과 더 많은 충돌로 이어져 압력이 증가합니다.
* 또한 가스가 더 높은 온도에서 더 빠르게 확산되는 이유를 설명합니다. 더 빠른 움직이는 분자는 더 빨리 퍼져 나옵니다.
*이 관계는 화학 반응, 확산 및 압력을 포함한 많은 화학적 및 물리적 과정을 이해하는 데 중요합니다.
