方均根速率urms

化學原理啟迪112

徐弘毅：

1.     方均根速率：

2.     要測量容器中氣體粒子「速率u」所含的力量，最簡單的方法是用一個平面攔截它的力量，「速率u」的粒子平均分散力量到一個平面上的結果是「u²」。

3.     速率的定義：每單位時間質點移動的距離；距離/時間。「速率」可以反應力量的大小，但不等於「力量」，速率要換算成力量，必須用一個「與粒子移動方向垂直的平面」攔截移動中的物體，才能測量撞擊力量的大小。

4.     攔截的平面應該多大或多小，需要一個標準，這個標準就是「有能力把移動的粒子攔截下來最小力量平面」。

5.     假設粒子的移動速率是「u」，攔截平面的「長」與「寬」必須具有阻擋速率「u」的能力，所以，物理學家直接把「u」設定為力量面積的2個邊長施力，正方形攔截面的「力量面積」是「u²」。

6.     特別注意，力量面積「u²」，是概念上的力學面積，而不是實際的物質面積；舉例來說，攔截一顆棒球的「面」，可以小到捕手手套那樣小，也可以大到像全壘打牆那麼大，要看這個面的材質構造；

7.     不論在物質世界這個攔截面積有多大，力學上，攔截得了一顆時速159公里的面，它的每個正方形邊長的支撐力量必須都具備速159公里的力量，才擋得住球，不會被擊歪，這樣的力量面積是「159²」。

8.     「方均根速率」是計算這個力學面積的最小單位，也就是正方形力學面積的力量邊長「u」，這也是粒子的移動速率。

9.     從這個關係來看，物理學應該是把「力」視為「面」，速率視為「直線」，「粒子」是「點」。

10.   特別注意，以上有關粒子移動速率力量的討論，是假設粒子沒有質量；真正的粒子應該要有質量，所以，真正的「粒子的動能」還會再加上「粒子的質量」。

11.   「粒子的動能」是粒子的「質量m」×「速率平方u²」：(KE)_avg=mu²。