النظرية الحركية للغازات

ادعاءات النظرية الحركية للغازات شرح بالتفصيل سلوك هذه السوائل، من خلال الإجراءات النظرية القائمة على وصف مفترض للغاز وبعض الافتراضات. تم اقتراح هذه النظرية لأول مرة من قبل برنولي في عام 1738 ، وتم توسيعها وتحسينها لاحقًا بواسطة كلوسيوس وماكسويل وبولتزمان وفان دير فالس وجينز.

مسلمات النظرية الحركية للغازات

الافتراضات الأساسية لهذه النظرية هي:

1.- يعتبر أن تتكون الغازات من جزيئات صغيرة منفصلة تسمىالجزيئات ذات كتلة وحجم متساويين في نفس الغاز ، ولكنها تختلف باختلاف الغازات.

2.- جزيئات الحاوية موجودة حركة فوضوية متواصلة، حيث يصطدمون ببعضهم البعض أو بجدران الحاوية حيث هم.

3.- إن يتسبب قصف جدران الأوعية الدموية في حدوث ضغط، أي القوة لكل وحدة مساحة ، متوسط ​​اصطدام الجزيئات.

4.- إن تصادمات الجزيئات مرنةبمعنى آخر ، طالما أن ضغط الغاز في الحاوية لا يتغير بمرور الوقت عند أي درجة حرارة وضغط ، فلا يوجد فقد للطاقة بسبب الاحتكاك.

5.- إن درجة الحرارة المطلقة هي كمية تتناسب مع متوسط ​​الطاقة الحركية لجميع الجزيئات في النظام.

6.- عند ضغوط منخفضة نسبيا، فإن متوسط ​​المسافة بين الجزيئات كبير مقارنة بأقطارهاوبالتالي فإن القوى الجاذبة التي تعتمد على الفصل الجزيئي تعتبر مهملة.

7.- أخيرًا ، نظرًا لأن الجزيئات صغيرة مقارنة بالمسافة بينها ، فإنهم يعتبر الحجم ضئيلًا فيما يتعلق بالمجموع مغطى.

بتجاهل حجم الجزيئات وتفاعلها ، كما هو موضح في الافتراضين 6 و 7 ، تقتصر هذه الأطروحة النظرية على الغازات المثالية.

يقودنا التحليل الرياضي لمفهوم الغاز هذا إلى استنتاجات أساسية يمكن التحقق منها بشكل مباشر من خلال التجربة.

التفسير المادي للنظرية الحركية للغازات

افترض أن حاوية مكعبة مليئة بجزيئات n من الغاز ، جميعها متساوية ، وبنفس الكتلة والسرعة ، m و u على التوالي. من الممكن تحليل السرعة u إلى ثلاثة مكونات على طول المحاور x و y و z.

إذا حددنا هذه المكونات الثلاثة ش_x، أو_ص، أو_ض، ومن بعد:

أو² = ش_x² + ش_ص² + ش_ض²

اين انت² هو جذر السرعة التربيعية المتوسطة. نربط الآن بكل من هذه المكونات جزيءًا واحدًا كتلته m قادرًا على التحرك بشكل مستقل في أيٍّ من اتجاهات x و y و z المقابلة.

يتم الحصول على التأثير النهائي لهذه الحركات المستقلة من خلال الجمع بين السرعات وفقًا للمعادلة.

افترض الآن أن الجزيء يتحرك في اتجاه x إلى اليمين بسرعة u_x. سوف تصطدم بالطائرة و z باللحظة mu_x، وبما أن الاصطدام مرن ، فسوف يرتد بسرعة -u_x والزخم -mu_x.

وبالتالي ، فإن تباين مقدار الحركة ، أو الزخم ، لكل جزيء والتصادم في اتجاه x هو mu_x - (-mu_x) = 2mu_x.

قبل أن تضرب نفس الحائط مرة أخرى ، يجب أن تمشي ذهابًا وإيابًا إلى الجدار الذي أمامك. وبذلك ، فإنه يقطع مسافة 2l ، حيث l طول حافة المكعب. من هذا نستنتج أن عدد الاصطدامات بالجدار الأيمن للجزيء في ثانية واحدة سيكون u_x/ 2 لتر ، لذا فإن التغيير في اللحظة في الثانية والجزيء سيكونان يستحقان:

(2mu_x)(أو_x/ 2 لتر) = مو_x²/ لتر

يحدث نفس الاختلاف لنفس الجزيء في مستوى yz بحيث يكون التغيير الكلي في الكمية من الحركة لكل جزيء والثاني في اتجاه x ، هو ضعف الكمية المشار إليها في الأخير معادلة. لذلك يتم شرحه:

تغيير اللحظة / الثانية / الجزيء ، في الاتجاه x = 2 (mu_x²/l)

أمثلة على الغازات التي درستها النظرية الحركية

1. الهيدروجين ح
2. الهيليوم هي
3. نيون ني
4. المبردات 134 أ
5. الأمونيا NH₃
6. ثاني أكسيد الكربون CO₂
7. أول أكسيد الكربون CO
8. هواء
9. نيتروجين
10. الأكسجين O