Translational motion
The randomized thermal vibrations of fundamental particles such as atoms and molecules—gives a substance its “kinetic temperature.” Here, the size of helium atoms relative to their spacing is shown to scale under 1950 atmospheres of pressure. These room-temperature atoms have a certain, average speed (slowed down here two trillion fold). At any given instant however, a particular helium atom may be moving much faster than average while another may be nearly motionless. The rebound kinetics of elastic collisions are accurately modeled here. If the velocities over time are plotted on a histogram, a Maxwell-Boltzmann distribution curve will be generated. Five atoms are colored red to facilitate following their motions.
Note that whereas the relative size, spacing, and scaled velocity of the atoms shown here accurately represent room-temperature helium atoms at a pressure of 1950 atmospheres, this is a two-dimensional scientific model; the atoms of gases in the real world aren’t constrained to moving in two dimensions in windows precisely one atom thick. If reality worked like this animation, there would be zero pressure on the two faces of the box bounding the Z-axis. The value of 1950 atmospheres is that which would be achieved if room-temperature helium atoms had the same inter-atomic separation in 3-D as they have in this 2-D animation.
Relevantní obrázky
Relevantní články
Ideální plynIdeální (dokonalý) plyn je plyn, který má na rozdíl od skutečného plynu tyto ideální vlastnosti: je dokonale stlačitelný a bez vnitřního tření. .. pokračovat ve čtení
Ekvipartiční teorémEkvipartiční teorém v termodynamice kvantitativně spojuje teplotu systému s průměrnou energií jednotlivých stupňů volnosti. Lze jej použít obecně pro libovolný klasický systém v termodynamické rovnováze. Předpokladem je, že mezi jednotlivými stupni volnosti je umožněna výměna energie, což je vlastnost systému zvaná ergodicita. Slovo „ekvipartiční“ znamená rovnoměrné dělení, takže ekvipartiční teorém ve zjednodušené formě říká, že na každý stupeň volnosti připadá stejná průměrná energie. Například v jednoatomovém ideálním plynu připadá na každý atom průměrná kinetická energie , kde je termodynamická teplota plynu a je Boltzmannova konstanta. Počet stupňů volnosti atomu je 3, takže na každý stupeň volnosti připadá v průměru energie . Právě takový příspěvek vyplývá z ekvipartičního teorému. Důležité přitom je, že kinetická energie částice závisí na druhé mocnině rychlosti. Průměrná energie stupňů volnosti, které přispívají k energii kvadraticky, je právě . Tato jednoduchá poučka má velmi široké využití a lze ji dále zobecnit. Nesouhlas některých předpovědí ekvipartičního teorému s experimenty se stal počátkem 20. století významnou motivací pro vznik kvantové teorie. .. pokračovat ve čtení