מימן, חמצן וחנקן.

שלב 1 מתוך 5

בדיקת הקיסם

מימן, חמצן וחנקן הם גזים חסרי צבע וחסרי ריח, ובצנצנת סגורה אי אפשר להבדיל ביניהם במבט. במעבדה מבדילים ביניהם לפי מה שהם עושים ללהבה. בסצנה מקרבים קיסם בוער לפתח של צנצנת מלאה באוויר, והוא ממשיך לבעור בשקט.

שלב 2 מתוך 5

הנקישה

מימן הוא גז דליק: הוא בוער בחמצן. כשהקיסם מגיע לפתח הצנצנת, המימן שבורח ממנה מתערבב עם האוויר ונדלק בבת אחת, בנקישה קטנה. זו הבדיקה למימן. הסתכלו מה נשאר על הזכוכית אחרי הנקישה.

שלב 3 מתוך 5

חנקן

בחנקן הקיסם כבה. חנקן לא דליק ולא תומך בבעירה, כי המולקולה שלו, $\mathrm{N_2}$⁠, מחזיקה את שני האטומים בקשר משולש חזק מאוד. זה הגז שממלא כ־78% מהאוויר, ולכן באוויר העץ בוער בנחת: רק כחמישית מהמולקולות שפוגעות בו הן חמצן.

שנו את הגז בצנצנת בין ארבע האפשרויות, והשוו.

שלב 4 מתוך 5

בתוך הצנצנת

התקרבות למולקולות עומדת על מולקולות: הצנצנת נסגרה, ובתוכה מולקולות המימן. בגז, האנרגיה הקינטית הממוצעת של מולקולה תלויה רק בטמפרטורה, $\tfrac32 kT$⁠. מכאן אפשר לחשב את המהירות הממוצעת:

$\bar v = \sqrt{\frac{8RT}{\pi M}}$$\bar v =$$\sqrt{\frac{8RT}{\pi M}}$⁠

כש־$M$⁠ היא המסה המולרית בקילוגרם למול.

שלב 5 מתוך 5

קל ומהיר

באותה טמפרטורה לכל הגזים אותה אנרגיה קינטית ממוצעת, $\tfrac12 m v^2$⁠. מכאן שמולקולה קלה נעה מהר יותר: המהירות הפוכה לשורש המסה, $\bar v \propto \dfrac{1}{\sqrt M}$⁠. עכשיו בצנצנת חמצן; השוו את המהירות שלו בטבלה שליד הסצנה למהירות של המימן.