Paritian

Physique

Calculatrice de Vitesse des Molécules d'un Gaz et de Libre Parcours Moyen (Théorie Cinétique)

À quelle vitesse se déplacent les molécules d'un gaz à une température donnée, trois façons de la moyenner, et la distance parcourue par une molécule entre deux collisions.

Résultats

Vitesse quadratique moyenne 515,2 m/s
Vitesse moyenne 474,7 m/s
Vitesse la plus probable 420,7 m/s
Libre parcours moyen 69,0 nm
Collisions par molécule et par seconde 6,88 ×10⁹ /s
Molécules par mètre cube 2,461 ×10²⁵ /m³
Comment cela varie
Vitesse quadratique moyenneTempérature -100 – 500. Vitesse quadratique moyenne: 392,65 → 829,711Vitesse quadratique moyenne02004006008001000-1000100200300400500Température (°C)

La ligne en pointillé marque la valeur que vous avez saisie.

Ce que fait cet outil

La température, c'est le mouvement moléculaire : la vitesse quadratique moyenne √(3RT ÷ M) découle directement de l'énergie cinétique moyenne 3/2 kT. À température ambiante, les molécules d'azote vont à environ 515 m/s, plus vite que le son dans l'air, qui se propage à environ les trois quarts de leur vitesse moyenne. Entre deux collisions, chaque molécule ne parcourt qu'environ 70 nm à la pression atmosphérique, soit quelque 200 diamètres moléculaires, et subit des milliards de collisions par seconde ; le libre parcours moyen varie en proportion inverse de la pression. Les trois vitesses diffèrent car la distribution de Maxwell–Boltzmann est dissymétrique : quelques molécules rapides tirent les moyennes au-dessus de la valeur la plus probable.

Formule

v_rms = √(3RT ÷ M) · v̄ = √(8RT ÷ πM) · v_p = √(2RT ÷ M) · λ = k_B T ÷ (√2 π d² p)

Variables

SymboleSignificationUnité
mwMasse molaire du gazg/mol
tTempérature°C
pPressionkPa
dmDiamètre moléculaire (diamètre cinétique)pm
VRVitesse quadratique moyennem/s
VMVitesse moyennem/s
VPVitesse la plus probablem/s
MFPLibre parcours moyennm
CFCollisions par molécule et par seconde×10⁹ /s
NDMolécules par mètre cube×10²⁵ /m³

Exemple résolu

  • Masse molaire du gaz28,0134 g/mol
  • Température25 °C
  • Pression101,325 kPa
  • Diamètre moléculaire (diamètre cinétique)364 pm
  • Vitesse quadratique moyenne515,2 m/s
  • Vitesse moyenne474,7 m/s
  • Vitesse la plus probable420,7 m/s
  • Libre parcours moyen69,0 nm
  • Collisions par molécule et par seconde6,88 ×10⁹ /s
  • Molécules par mètre cube2,461 ×10²⁵ /m³

Limites

  • La formule suppose des conditions idéales : pas de frottement, pas de résistance de l'air et pas de pertes de rendement sauf si vous les saisissez.
  • Les valeurs par défaut sont des références typiques, pas des mesures de votre situation. Remplacez-les par vos propres données dès que possible.