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Geschwindigkeitsverteilung

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In einem Gas, das sich in Ruhe befindet, bewegen sich die Moleküle in alle Richtungen, wobei die Durchschnittsgeschwindigkeit gleich Null ist. Da die Moleküle unterschiedliche Geschwindigkeiten haben, müssen sie mit einer Verteilung dargestellt werden, die in diesem Fall einen Nullmittelwert haben muss. Aus der Analyse wird geschlossen, dass die Form der Verteilung einem Gaußschen mit einer Dispersion entspricht, die eine Funktion der Temperatur ist.

>Modell

ID:(1494, 0)



Geschwindigkeitsverteilung

Storyboard

In einem Gas, das sich in Ruhe befindet, bewegen sich die Moleküle in alle Richtungen, wobei die Durchschnittsgeschwindigkeit gleich Null ist. Da die Moleküle unterschiedliche Geschwindigkeiten haben, müssen sie mit einer Verteilung dargestellt werden, die in diesem Fall einen Nullmittelwert haben muss. Aus der Analyse wird geschlossen, dass die Form der Verteilung einem Gaußschen mit einer Dispersion entspricht, die eine Funktion der Temperatur ist.

Variablen

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$T$
T
Absolute Temperatur
K
$N$
N
Anzahl der Partikel
-
$\rho$
rho
Dichte
kg/m^3
$\bar{v}$
v
Durchschnittsgeschwindigkeit eines Teilchens
m/s
$E$
E
Energie eines Moleküls
J
$f$
f
Freiheitsgrade
-
$K$
K
Kinetische Energie
J
$M$
M
Masse
kg
$M_m$
M_m
Molmasse
kg/mol
$n$
n
Número de Moles
mol
$m$
m
Partikelmasse
kg
$V$
V
Volumen
m^3

Berechnungen


Zuerst die Gleichung auswählen:   zu ,  dann die Variable auswählen:   zu 

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

 Variable   Gegeben   Berechnen   Ziel :   Gleichung   Zu verwenden



Gleichungen


Beispiele

Der Anzahl der Mol ($n$) wird ermittelt, indem man die Masse ($M$) einer Substanz durch ihr die Molmasse ($M_m$) teilt, was dem Gewicht eines Mols der Substanz entspricht.

Daher kann die folgende Beziehung hergestellt werden:

kyon

Die molare Masse wird in Gramm pro Mol (g/mol) ausgedr ckt.

Der Anzahl der Mol ($n$) wird bestimmt, indem man der Volumen ($V$) einer Substanz durch deren der Molares Volumen ($V_m$) teilt, was dem Gewicht eines Mols der Substanz entspricht.

Daher kann folgende Beziehung festgelegt werden:

kyon

Das molare Volumen wird in Kubikmetern pro Mol ($m^3/mol$) ausgedr ckt.

Es ist wichtig zu beachten, dass das molare Volumen von den Druck- und Temperaturbedingungen abh ngt, unter denen sich die Substanz befindet, insbesondere im Fall eines Gases. Es wird daher unter Ber cksichtigung der spezifischen Bedingungen definiert.

Der Anzahl der Mol ($n$) entspricht der Anzahl der Partikel ($N$) geteilt durch der Avogadros Nummer ($N_A$):

kyon

der Avogadros Nummer ($N_A$) ist eine universelle Konstante mit dem Wert 6.028E+23 1/mol und wird daher nicht zu den im Rechenprozess verwendeten Variablen gez hlt.

Como la energ a cin tica de la mol cula es

equation=4390

y la energ a en funci n de la temperatura es

equation=4387

con k_B la constante de Boltzmann, f el n mero de grados de libertad y T la temperatura absoluta se tiene que

kyon

Das Stefan-Boltzmann-Gesetz, das urspr nglich von Josef Stefan [1] formuliert und sp ter von Ludwig Boltzmann [2] weiterentwickelt wurde, besagt, dass die Energie eines Moleküls ($E$) proportional zu das Freiheitsgrade ($f$) multipliziert mit die Absolute Temperatur ($T$) ist, wobei eine Proportionalit tskonstante von die Boltzmann-Konstante ($k_B$) vorliegt:

kyon

Es ist wichtig zu beachten, dass die Absolute Temperatur ($T$) unbedingt in Kelvin ausgedr ckt werden muss.

Die Anzahl der Freiheitsgrade eines Teilchens entspricht der Anzahl der Variablen, die erforderlich sind, um seinen thermodynamischen Zustand zu beschreiben. Zum Beispiel ben tigt ein Punktteilchen nur drei Koordinaten, was zu drei Freiheitsgraden f hrt. Wenn das Teilchen jedoch eine Form und Steifigkeit aufweist, sind zwei zus tzliche Winkel erforderlich, was zu insgesamt f nf Freiheitsgraden f hrt. Wenn das Teilchen sich zus tzlich deformieren oder in einer oder mehreren Richtungen schwingen kann, werden diese zus tzlichen Modi ebenfalls als zus tzliche Freiheitsgrade betrachtet. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass diese zus tzlichen Freiheitsgrade nur bei hohen Temperaturen existieren, wenn das Teilchen gen gend Energie hat, um solche Schwingungen zu aktivieren.

[1] " ber die Beziehung zwischen der W rmestrahlung und der Temperatur" ( ber die Beziehung zwischen der W rmestrahlung und der Temperatur), Josef Stefan, Sitzungsberichte der mathematisch-naturwissenschaftlichen Classe der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften, Wien (1879).

[2] "Weitere Studien ber das W rmegleichgewicht unter Gasmolek len" (Weitere Studien ber das W rmegleichgewicht unter Gasmolek len), Ludwig Boltzmann, Sitzungsberichte der mathematisch-naturwissenschaftlichen Classe der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften, Wien (1884).

Die Kinetische Energie ($K$) in Kombination mit die Partikelmasse ($m$) und die Durchschnittsgeschwindigkeit eines Teilchens ($\bar{v}$) ergibt

kyon

Hinweis: In strengerem Sinne h ngt die kinetische Energie vom Durchschnitt der Geschwindigkeit zum Quadrat $\bar{v^2}$ ab. Es wird jedoch angenommen, dass dies ungef hr gleich dem Quadrat des Durchschnitts der Geschwindigkeit ist:

$\bar{v^2}\sim\bar{v}^2$

Wie Schwankungen in der Konzentration eines Gases zu Bewegungen f hren, die dazu neigen, eine homogene Verteilung zu erreichen.

Die Dichte ($\rho$) wird als das Verh ltnis zwischen die Masse ($M$) und der Volumen ($V$) definiert, ausgedr ckt als:

kyon

Diese Eigenschaft ist spezifisch f r das betreffende Material.


mechanisms


model

Die Partikelmasse ($m$) kann aus die Molmasse ($M_m$) und der Avogadros Nummer ($N_A$) gesch tzt werden mithilfe von

kyon


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ID:(1494, 0)



Kinetische Theorie

Definition

Wie Schwankungen in der Konzentration eines Gases zu Bewegungen führen, die dazu neigen, eine homogene Verteilung zu erreichen.

ID:(588, 0)



Mechanismen

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ID:(15293, 0)



Modell

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ID:(15351, 0)