比較三種描述氣體粒子速率的方法
2010/06/11 19:41
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化學原理啟迪109
分析Maxwell-Boltzmann分佈曲線定律f(u),會得到最大可能速率ump(絕大部分氣體粒子的速率):

在這裡
M=氣體粒子的莫耳重量(單位:公斤)=6.022×10²³×m
R=氣體常數=6.022×10²³×kB
特別注意,氣體常數R和Boltzmann’s constant常數「kB」的比例關係是亞佛加厥數。事實上,「kB」可以想成每顆粒子(氣體分子)的氣體定律常數。
從Maxwell-Boltzmann分佈曲線定律f(u)還能得到另一種氣體粒子速率:平均速率average velocity或簡寫Uavg,平均速率來自於以下的公式:

因此,對理想氣體中的粒子,我們有三種方法來描述標準速率;均方根速率 the root mean velocity、最可能的速率the most probable velocity,和平均速率average velocity。urms、ump、uavg的公式顯示,這幾種速率的數值並不一樣。事實上,均方根速率urms、最可能的速率ump、平均速率uavg存在著樣的大小比例關係:
ump:uavg:urms=1.000:1.128:1.225
下圖用0°C的氮氣說明這個關係:
(翻譯編寫Steven S. Zumdahl 的《化學原理Chemical Principles》)
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