方均根速率

更新时间:2024-05-21 14:38

气体分子的方均根速率(root-mean-square speed),是气体分子速率二次方平均值算术平方根,是气体分子的一种统计速率。方均根速率具有统计平均的意义,反映了大量分子作热运动统计规律,对单个分子没有意义。

定义

气体分子的方均根速率,是对气体分子速率二次方取平均值,再开根号得到的速率。方均根速率的符号用或表示。

计算

平衡态时,气体分子热运动的速率的分布服从麦克斯韦速率分布律速率分布函数为:

其中,表示气体分子的质量,表示玻尔兹曼常量,=1.380649×10-23J/K,表示气体的温度;

分子速率平方的平均值为:

由此可得到分子的方均根速率为

,

其中表示普适气体常量,=8.31451 J·mol-1·K-1,表示气体分子的摩尔质量

数值

下表列出了几种气体在0℃时的方均根速率:

意义

方均根速率是一种统计速率,是气体分子速率的一种平均值,反映大量分子作热运动统计规律,对单个分子没有意义。

应用

在计算分子的平均平动动能时,要用到方均根速率。用表示气体分子平均平动动能,将分子的方均根速率代入,可得。上式是宏观量温度与微观量的关系式,揭示了气体温度的统计意义,即气体温度是气体分子平均平动动能的量度。

在气体分子动理论中,理想气体的压强表示为,式中表示气体分子数密度,表示气体分子平均平动动能。

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