απορία; ΟΤΑΝ ΕΧΕΙΣ ΑΠΟΡΙΑ

ΕΝΘΕΤΟ. Η ΕΝΕΡΓΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΩΝ ΑΕΡΙΟΥ ΕΙΝΑΙ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΤΗΣ ΜΕΣΗΣ (ΑΠΟΔΕΙΞΗ)

Ένθετο με μαθηματική απόδειξη ότι η ενεργός ταχύτητα των μορίων ενός αερίου είναι πάντα μεγαλύτερη ή ίση με τη μέση, και με τους τύπους της πιθανότερης, της μέσης και της ενεργού ταχύτητας κατά Maxwell-Boltzmann.

Β΄ Λυκείου · Φυσική θετικών · 25 λεπτά

Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.

Άνοιγμα βιβλίου ↗

Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο, έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.

Σχεδιάγραμμα

Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.

Τι έγινε

  1. Ορισμοί: μέση ταχύτητα ῡ = (υ1 + … + υN)/N και ενεργός υεν = √((υ1² + … + υN²)/N).
  2. Σχηματίζουμε την ποσότητα A = (1/N)·Σ(υi − ῡ)², που είναι πάντα A ≥ 0.
  3. Αναπτύσσοντας το τετράγωνο βρίσκουμε A = υεν² − ῡ².
  4. Άρα υεν² ≥ ῡ² και, αφού και οι δύο είναι θετικές, υεν ≥ ῡ· η ισότητα μόνο αν όλα τα μόρια είχαν το ίδιο μέτρο ταχύτητας.
  5. Από την κατανομή Maxwell-Boltzmann: υπ = √(2RT/M), ῡ = √(8RT/(πM)), υεν = √(3RT/M).

Πρόσωπα

Maxwell
κατανομή ταχυτήτων των μορίων
Boltzmann
κατανομή ταχυτήτων των μορίων

Όροι

μέση ταχύτητα ῡ
(υ1 + υ2 + … + υN)/N
ενεργός ταχύτητα υεν
ρίζα του μέσου όρου των υi²
A = (1/N)·Σ(υi − ῡ)²
βοηθητική ποσότητα, πάντα A ≥ 0
A = υεν² − ῡ²
αποτέλεσμα ανάπτυξης του τετραγώνου
υεν ≥ ῡ
συμπέρασμα της απόδειξης
πότε υεν = ῡ
όλα τα μόρια ίδιο μέτρο ταχύτητας
υπ = √(2RT/M)
πιθανότερη ταχύτητα
ῡ = √(8RT/(πM))
μέση ταχύτητα κατά Maxwell-Boltzmann
υεν = √(3RT/M)
ενεργός ταχύτητα

ΠΑΙΞΕ ΤΟΤηλεπαιχνίδι · Η Σκάλα · Η Τελεία · Κρεμάλα · Ζευγάρια · όλα με την ύλη αυτού του μαθήματος.

Εξάσκηση

Συχνές απορίες

Γιατί η ενεργός ταχύτητα είναι μεγαλύτερη από τη μέση;

Η μέση τιμή των τετραγώνων των αποκλίσεων (υi − ῡ)² δεν μπορεί να είναι αρνητική, και βγαίνει ίση με υεν² − ῡ². Άρα υεν ≥ ῡ, και η ισότητα θα ίσχυε μόνο αν όλα τα μόρια είχαν το ίδιο μέτρο ταχύτητας.

Πότε θα ήταν ίσες η μέση και η ενεργός ταχύτητα;

Μόνο αν όλα τα μόρια είχαν την ίδια κατά μέτρο ταχύτητα, κάτι αδύνατο για τόσο μεγάλο πλήθος μορίων.

Ποιοι είναι οι τύποι των τριών χαρακτηριστικών ταχυτήτων;

Για αέριο με γραμμομοριακή μάζα M σε θερμοκρασία T: πιθανότερη υπ = √(2RT/M), μέση ῡ = √(8RT/(πM)), ενεργός υεν = √(3RT/M).

Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.

Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.