Calculadora de Velocidade Térmica

A Calculadora de Velocidade Térmica foi projetada para estimar a velocidade média das partículas em um gás em uma temperatura específica, levando em consideração a temperatura absoluta e a massa das partículas.

Histórico

O conceito de velocidade térmica se origina da teoria cinética dos gases, que foi desenvolvida no século XIX. Essa teoria explica as propriedades macroscópicas dos gases, como pressão e temperatura, em termos dos movimentos microscópicos de moléculas individuais.

Fórmula de Cálculo

A velocidade térmica \( v \) é calculada usando a fórmula:

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

Onde:

• \( k \) é a constante de Boltzmann (1,380649 × 10^-23 J/K)
• \( T \) é a temperatura absoluta em Kelvin (K)
• \( m \) é a massa de uma partícula em quilogramas (kg)

Exemplo de Cálculo

Por exemplo, para o gás nitrogênio (N2) à temperatura ambiente (300 K):

• Massa da molécula de N2 ≈ 4,65 × 10^-26 kg
• Temperatura Absoluta = 300 K

\[ v = \sqrt{\frac{3 \times 1,380649 \times 10^{-23} \times 300}{4,65 \times 10^{-26}}} = \sqrt{\frac{1,2425842 \times 10^{-20}}{4,65 \times 10^{-26}}} \approx 515,54 \text{ m/s} \]

Importância e Cenários de Uso

A velocidade térmica é importante em:

1. Termodinâmica: entender o comportamento dos gases sob diferentes condições.
2. Engenharia Aeroespacial: estudar fluxos de alta velocidade em propulsão a jato e foguete.
3. Química: analisar cinética de reações e interações moleculares.

Perguntas Frequentes Comuns

1. A velocidade térmica depende do tipo de gás?

   • Sim, depende da massa molecular do gás.

2. O que uma velocidade térmica mais alta indica?

   • Indica maior energia cinética e temperatura das partículas de gás.

3. Esta fórmula pode ser usada para líquidos e sólidos?

   • Esta fórmula é específica para gases. O comportamento dos líquidos e sólidos a nível molecular é mais complexo e requer abordagens diferentes.