Warning: include(../../../head.php): failed to open stream: No such file or directory in /usr/local/www/lisans/dersler/fiziksel_kimya/molekuler_hizlar.php on line 4

Warning: include(): Failed opening '../../../head.php' for inclusion (include_path='.:/usr/local/share/pear') in /usr/local/www/lisans/dersler/fiziksel_kimya/molekuler_hizlar.php on line 4
Taner TANRISEVER Ana Sayfasi
Warning: include(menu.php): failed to open stream: No such file or directory in /usr/local/www/lisans/dersler/fiziksel_kimya/molekuler_hizlar.php on line 18

Warning: include(): Failed opening 'menu.php' for inclusion (include_path='.:/usr/local/share/pear') in /usr/local/www/lisans/dersler/fiziksel_kimya/molekuler_hizlar.php on line 18

Moleküler Enerjiler ve Moleküler Hızların Sayısal Değerleri

Bir mol gaz molekülünün ortalama kinetik enerjisi (öteleme hareketi enerjisi) \rm {3 \over 2}RT eşitliğinden hesaplanabilir. Örneğin 25 oC de 1.0 mol gazın kinetik enerjisi

\rm {3 \over 2}RT \quad \Rightarrow \quad {3 \over 2}(8.314 \; J \; mol^{-1} \; K^{-1})(298.16 K) = 3718 \; J \; mol^{-1}

olarak hesaplanabilir. Molekül başına düşecek enerji ise;

\rm {3 \over 2}{ R\over N}T

olacaktır. R/N; tek bir molekül ile ilgili bir sabit olarak ortaya çıkar. Bu sabit k ile gösterilir ve Boltzmann sabiti olarak adlandırılır. k nın sayısal değerlerini genel gaz sabiti ve Avagadro sayısının değerlerini kullanarak, \rm 1.38064852 \times 10^{-23} \; m^2 \; kg \; s^{-2} \; K^{-1} , \rm 8.314 \times 10^{-23} \; J \; mol^{-1} K^{-1} veya \rm 1.38064852 \times 10^{-16} \; erg \; K^{-1} olarak hesaplanabilir.

Boltzmann sabiti kullanılarak tek bir molekülün 25 oC de sahip olduğu kinetik enerji yaklaşık olarak

\rm E_k ={3 \over 2}kT
\rm E_k ={3 \over 2}(1.38064852 \times 10^{-23} \;J \;K^{-1})(298.16 \; K) = 6.17 \times 10^{-21} \; J

olarak hesaplanabilir.

Bir molekülün hız kareleri ortalamalı karekökü hızı, örneğin; 25 oC deki N2 (M = 0.02802 kg mol-1) için;

\rm \sqrt{ \overline{u}^2 } =\sqrt {3 RT\over M}
\rm \sqrt{ \overline{u}^2 } = \sqrt {3 (8.314 \;J \; mol^{-1} K^{-1})(298.16 \; K ) \over (0.02802 \; kg \; mol^{-1})} = 515 \; m \; s^{-1}

olarak hesaplanabilir.

Farklı moleküllerin belli sıcaklıklarda hızların farklı olmasına karşın, kinetik enerjilerinin aynı olduğu unutulmamalıdır. Ayrıca bu hız bileşenlerinin hangi büyüklükte olduğu hesaplanmak istenirse;

\rm u^2 = u_x^2 + u_y^2 + u_z^2

şitliğini hatırlarsak, eşitliğin heriki tarafı m/2 ile çarpılacak olursa

\rm {1 \over 2}mu^2 = {1 \over 2}mu_x^2 + {1 \over 2}mu_y^2 + {1 \over 2}mu_z^2 \Rightarrow E_k= (E_k)_x + (E_k)_y + (E_k)_z

yazılabilir. Ayrıca molekül başına kinetik enerji \rm {3 \over 2}kT olacağından;

\rm (E_k)_x = (E_k)_y = (E_k)_z = {1 \over 2}kT

olacaktır. Bu nedenle molekül başına öteleme serbestlik enerjisinin \rm {1 \over 2} kT olduğunu söyleriz.


 

Kaynaklar