その理由は次のとおりです。
* 運動エネルギーと温度: 運動エネルギーは運動のエネルギーです。物質が熱くなればなるほど、原子が速く移動するため、運動エネルギーが高くなります。
* 平均運動エネルギー: 物質内の原子の平均運動エネルギーは、その絶対温度(ケルビンで測定)に直接比例します。これは、熱力学の基本的な概念です。
* 総速度エネルギー: 総運動エネルギーを計算するには、単一の原子の平均運動エネルギーを考慮し、物質の原子の数を掛ける必要があります。
重要な考慮事項:
* 物質状態: 温度と運動エネルギーの関係は、固体、液体、ガスの場合に異なります。固体では、原子は固定位置の周りで振動しますが、液体やガスでは、より多くの動きの自由があります。
* 自由度: 原子はさまざまな方法で移動できます(翻訳、回転、振動)。自由度の数は、各動きモードでエネルギーが蓄積されるエネルギーの量に影響します。
* 内部エネルギー: 原子の総運動エネルギーは、物質の内部エネルギーの1つの成分にすぎません。内部エネルギーには、分子間力によるポテンシャルエネルギーも含まれます。
式:
* 単一原子の平均運動エネルギー:
* ke =(3/2) * k * t
* どこ:
* KEは単一の原子の平均運動エネルギーです
* kはボルツマンの定数(1.38 x 10^-23 j/k)です
* Tはケルビンの絶対温度です
* 物質の総速度エネルギー:
* ke_total =(3/2) * n * k * t
* どこ:
* nは物質内の原子の数です
要約、 物質の原子の総運動エネルギーは、その温度に直接関係しており、より熱い物質は運動エネルギーが高くなっています。この関係を理解することは、物理学と化学の多くの分野で重要です。