حاسبة السرعة الحرارية

حاسبة السرعة الحرارية مصممة لتقدير متوسط سرعة الجسيمات في غاز عند درجة حرارة معينة، مع مراعاة درجة الحرارة المطلقة وكتلة الجسيمات.

الخلفية التاريخية

ينبع مفهوم السرعة الحرارية من النظرية الحركية للغازات، التي طورت في القرن التاسع عشر. تشرح هذه النظرية الخصائص الكلية للغازات، مثل الضغط ودرجة الحرارة، من حيث الحركات المجهرية للجزيئات الفردية.

صيغة الحساب

تحسب السرعة الحرارية (v) باستخدام الصيغة:

\[ v = \sqrt{\frac{3kT}{m}} \]

حيث:

• k ثابت بولتزمان (1.380649 × 10^-23 J/K)
• T درجة الحرارة المطلقة بالكلفن (K)
• m كتلة الجسيم بالكيلوجرام (kg)

مثال على الحساب

على سبيل المثال، لغاز النيتروجين (N2) عند درجة حرارة الغرفة (300 كلفن):

• كتلة جزيء N2 ≈ 4.65 × 10^-26 كجم
• درجة الحرارة المطلقة = 300 كلفن

\[ v = \sqrt{\frac{3 \times 1.380649 \times 10^{-23} \times 300}{4.65 \times 10^{-26}}} = \sqrt{\frac{1.2425842 \times 10^{-20}}{4.65 \times 10^{-26}}} \approx 515.54 \text{ م/ث} \]

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

تُعتبر السرعة الحرارية مهمة في:

1. الديناميكا الحرارية: فهم سلوك الغازات تحت ظروف مختلفة.
2. هندسة الفضاء الجوي: دراسة التدفقات عالية السرعة في الدفع النفاث والصواريخ.
3. الكيمياء: تحليل حركيات التفاعل والتفاعلات الجزيئية.

الأسئلة الشائعة

1. هل تعتمد السرعة الحرارية على نوع الغاز؟

   • نعم، تعتمد على الكتلة الجزيئية للغاز.

2. ماذا تشير السرعة الحرارية الأعلى؟

   • تشير إلى طاقة حركية ودرجة حرارة أعلى لجسيمات الغاز.

3. هل يمكن استخدام هذه الصيغة للسوائل والمواد الصلبة؟

   • هذه الصيغة خاصة بالغازات. سلوك السوائل والمواد الصلبة على المستوى الجزيئي أكثر تعقيدًا ويتطلب أساليب مختلفة.