Universaalne gaasikonstant (R) ja Boltzmanni konstant (k)

Temperatuur sõltub osakeste kineetilisest energiast. Kineetiline energia võrdub mass korda kiirus ruudus jagatud kahega. Sama temperatuuri korral on osakestel umbes sama kineetiline energia kuid üldise korrapärana liiguvad need ka sama kineetilise energia korral seda aeglasemalt mida massiivsemad need on.

R ja k on püsivad suurused, millega saab leida seost osakeste massi, kiiruse, rõhu, temperatuuri ja energia vahel ning ka seda kui palju energiat saaks keemilisest patareist.

Kui R tähistab energia hulka moolis iga kelvini kraadi kohta, siis Boltzmanni konstandi saamiseks jagati R väärtus läbi moolis olevate osakeste arvuga, et saada vastav energiakogus iga üksiku aatomi või molekuli kohta.
Ideaalse gaasi seadus kirjeldab gaasi, mille kokkupõrgetes säilib osakeste kineetiline energia ja puuduvad molekulidevahelised tõmbuvad jõud. Reaalsed gaasid käituvad üldiselt sellega sarnaselt.



P tähistab rõhku paskalites, V ruumala kuupmeetrites, R universaalset gaasikonstanti, k Boltzmanni konstanti, T temperatuuri kelvinites, n moolide arvu ja N moolis olevat osakeste hulka.
Toatemperatuuril on heeliumi aatomite kiirus ~1370 meetrit sekundis ja ksenoonil ~240 meetrit sekundis.


Praktikas ei liigu osakesed ühtlase hooga ning neid leidub erinevate kiirustega. Maxwelli-Boltzmanni jaotused illustreerivad osakeste kiiruseid koos nende leidumise tõenäosusega.

Kõige tõenäolisema kiiruse (vp) valem selles jaotuses. M näitab aine molaarmassi kilogrammides mooli kohta. Näiteks lämmastiku molekulide kiirus oleks toatemperatuuril (T=300) 420 m/s. 0 C liiguks lämmastiku molekulid 402 meetrit sekundis. 1 kraad üle absoluutse nulli liiguks lämmastik 24 meetrit sekundis.
Üksik uraan-238 aatom liiguks 1 K juures 8 m/s ja toatemperatuuril 144 m/s.
Õhu keskmine molaarmass on 0,029 kg/mol ja kui tuumarelv kütaks õhu miljoni kraadi juurde, siis liiguks osakesed ~24 km/s. 2 miljoni kraadi puhul ~34 km/s juurde.
Vesiniku molekul (H2) liiguks 1 K juures tõenäoliseimalt 91 m/s ja toatemperatuuril 1570 m/s. Õhus süttib vesinik iseseisvalt ~500 C kraadi juures ning kiirus peaks siis olema 2,5 kilomeetrit sekundis. Tuumade liitumiseks termotuumareaktsioonis peaks deuteeriumi ja triitiumi osakesed elektromagnetilisest tõukest üle saamiseks omama üle 120 miljoni kelvinilist soojusliikumist, mille kiirus oleks ~100 km/s.