Cálculo da energia cinética em um gás ideal

Moléculas têm muito pouco em massa, mas gases contêm muitas, muitas moléculas, e porque todos eles têm energia cinética, a energia cinética total pode acumular muito rápido. Usando a física, você pode encontrar a quantidade de energia cinética total existe em uma determinada quantidade de gás? Sim! Cada molécula tem uma energia cinética média:

Para descobrir a energia cinética total, você multiplica a energia cinética média, o número de moléculas que você tem, que é nN_UMA, Onde n é o número de moles:

N_UMAk é igual a R, a constante universal dos gases, de modo que este se torna a equação seguinte:

Se você tiver 6.0 moles de gás ideal, a 27 graus Celsius, aqui é o quanto de energia interna é embrulhado em movimento térmico (certifique-se de converter a temperatura Kelvin):

Isto converte a cerca de 5 quilocalorias, ou calorias (O tipo de unidade de energia que você encontrar em embalagens de comida).

Suponha que você está testando seu novo dirigível de hélio. Como ele sobe para o céu, você parar para pensar, como qualquer físico poderia, apenas a quantidade de energia interna que existe no gás hélio que o dirigível detém. O balão possui 5.400 metros cúbicos de hélio a uma temperatura de 283 Kelvin. A pressão do hélio é ligeiramente superior à pressão atmosférica,

Então, qual é a energia interna total do hélio?

A fórmula Total de energia cinética diz que KE_total = (3/2)nRT. Você sabe T, mas o que é N, o número de moles? Você pode encontrar o número de moles de hélio com a equação do gás ideal:

PV = nRT

resolvendo para n dá-lhe o seguinte:

Ligue os números e resolver para encontrar o número de moles:

Então você tem

Agora você está pronto para usar a equação para a energia cinética total:

Colocando os números nesta equação e fazer a matemática dá-lhe

Assim, a energia interna do hélio é

Isso é aproximadamente a mesma energia armazenada em 94.000 pilhas alcalinas.