Cuanto más alta sea la temperatura, más energía cinética: ¿Cuánto calor se necesita para hacer que un átomo o molécula se mueva a 2 km / s?

Answer 1

En cualquier momento en particular, un átomo particular en un sistema a una temperatura particular podría tener cualquiera de un rango de velocidades diferentes especificadas por una distribución de probabilidad. Pero habrá algún valor promedio que sea representativo.

Para los gases, la fórmula se da en la teoría cinética (velocidad de las moléculas). Enchufando números:

[math] T [/ math] = 298 K (20 C, 68 F) (temperatura)
[math] k_B [/ math] = 1.38 x 10 ^ -23 J / K (constante de Boltzmann)
[math] m [/ math] = 28 x 1.66 x 10 ^ -27 kg (masa de molécula de nitrógeno)

Obtengo [math] v [/ math] = 515 m / s. Entonces, para aumentar eso en aproximadamente un factor de 3.88 a 2 km / s necesitarías multiplicar T por aproximadamente 3.88 ^ 2 = 15.1, hasta aproximadamente 7777 K.

Alternativamente, puedes usar una molécula mucho más liviana, como H2. Es 14 veces más ligero, por lo que es de aproximadamente 2 km / s a ​​temperatura ambiente.

Answer 2

La velocidad cuadrática media de una molécula de gas es: raíz cuadrada de (3 * R * T / M)
Obtener todos los valores en unidades SI. M es la masa molar de gas. por ejemplo, M es 0.002 kg para hidrógeno, 0.028 kg para nitrógeno, 0.032 kg para oxígeno, 0.044 kg para dióxido de carbono. R es 8.314, el valor de T que obtendrás estará en kelvins.
por ejemplo, para oxígeno a 0 grados centígrados, es decir, la velocidad de 273K será de 461 m / s. si desea una velocidad 5 veces mayor, aumente la temperatura (en kelvins) 25 veces o tenga un gas cuya M sea 25 veces menor.