1.2.4 热运动速度
封闭在容器中的气体分子完全随机地相互碰撞。并在碰撞过 程中相互交换能量和动量。这些碰撞导致分子的速度和/或动 能形成一种特殊的分布—麦克斯韦-玻耳兹曼分布。速度分布 是一个以最可几速度为峰值的钟形曲线。
\[c_w=\sqrt{\frac{2\cdot R\cdot T}M}\quad\mbox{oder}\quad c_w=\sqrt{\frac{2\cdot k\cdot T}m}\]
公式 1-9: 最可几速度 [6]
平均热运动速度是
\[\overline c=\sqrt{\frac{8\cdot R\cdot T}{\pi\cdot M}}\quad\mbox{oder}\quad \overline c=\sqrt{\frac{8\cdot k\cdot T}{\pi\cdot m}}\]
公式 1-10: 平均速度 [7]
下表所示为选定气体在温度为 20°C 时的平均热速度。
| 气体 | 化学符号 | 摩尔质量 [g mol-1] |
平均速度 [m s-1] |
马赫数 |
|---|---|---|---|---|
| 氢 | H2 | 2 | 1,754 | 5.3 |
| 氦 | He | 4 | 1,245 | 3.7 |
| 水蒸气 | H2O | 18 | 585 | 1.8 |
| 氮 | N2 | 28 | 470 | 1.4 |
| 空气 | 29 | 464 | 1.4 | |
| 氩 | Ar | 40 | 394 | 1.2 |
| 二氧化碳 | CO2 | 44 | 375 | 1.1 |
表 1.4: 各种气体的摩尔质量和平均热速度 [8]
