Кинетична теория на газовете

Кинетичната теория на газовете твърди обяснете подробно поведението на тези течности, чрез теоретични процедури, базирани на постулирано описание на газ и някои предположения. Тази теория е предложена за първи път от Бернули през 1738 г., а по-късно е разширена и подобрена от Клаузиус, Максуел, Болцман, ван дер Ваалс и Джинс.

Постулати от кинетичната теория на газовете

Основните постулати на тази теория са:

1. - Счита се, че газовете се състоят от малки дискретни частици, нареченимолекули с еднаква маса и размер в един и същ газ, но различни за различните газове.

2. - Молекулите на контейнера са вътре хаотично движение непрекъснато, по време на които те се сблъскват помежду си или със стените на контейнера, където се намират.

3. - The бомбардирането на стените на съда предизвиква натиск, тоест сила на единица площ, средна на сблъсъците на молекулите.

4. - The сблъсъците на молекули са еластичниТоест, докато налягането на газа в контейнера не се променя във времето при която и да е температура и налягане, няма загуба на енергия чрез триене.

5. - The Абсолютната температура е количество, пропорционално на средната кинетична енергия на всички молекули в системата.

6.- При относително ниско налягане, средното разстояние между молекулите е голямо в сравнение с техните диаметри, а оттам и привлекателните сили, които зависят от молекулярното разделяне, се считат за незначителни.

7.- И накрая, тъй като молекулите са малки в сравнение с разстоянието между тях, техните обемът се счита за незначителен спрямо общия покрити.

Като пренебрегва размера на молекулите и тяхното взаимодействие, както е показано от постулати 6 и 7, този теоретичен трактат се ограничава до идеални газове.

Математически анализ на тази газова концепция ни води до фундаментални изводи, които могат да бъдат проверени пряко от опита.

Физическо обяснение на кинетичната теория на газовете

Да предположим кубичен контейнер, пълен с n 'молекули газ, всички равни и с еднаква маса и скорост съответно m и u. Възможно е да се разложи скоростта u на три компонента по осите x, y и z.

Ако обозначим тези три компонента u_х, или_Y., или_z, тогава:

или² = u_х² + u_Y.² + u_z²

където u² е средно-квадратната скорост. Сега ние свързваме с всеки от тези компоненти единична молекула с маса m, способна да се движи независимо във всяка от съответните x, y, z посоки.

Крайният ефект от тези независими движения се получава чрез комбиниране на скоростите съгласно уравнението.

Да предположим сега, че молекулата се движи в посока x надясно със скоростта u_х. Той ще се сблъска с равнината и z с момента mu_х, и тъй като сблъсъкът е еластичен, той ще отскочи със скорост -u_х а инерцията -mu_х.

Следователно вариацията на количеството движение или импулса на молекула и сблъсъкът в посоката x е mu_х - (-mu_х) = 2mu_х.

Преди да можете отново да ударите същата стена, трябва да вървите напред-назад до тази пред вас. По този начин той изминава разстояние 2l, където l е дължината на ръба на куба. От това заключаваме, че броят на сблъсъците с дясната стена на молекулата за една секунда ще бъде u_х/ 2l, така че промяната в момента в секунда и молекулата ще си струва:

(2mu_х)(или_х/ 2l) = mu_х²/ л

Същата промяна се случва за същата молекула в равнината yz, така че общата промяна в количеството движение на молекула и секунда в посока х, е два пъти по-голямо от количеството, посочено в последната уравнение. Така е обяснено:

Промяна на Момента / секунда / молекула, в посока x = 2 (mu_х²/l)

Примери за газове, изследвани от кинетичната теория

1. Водород Н
2. Хелий Той
3. Неон Не
4. Хладилен агент 134a
5. Амоняк NH₃
6. Въглероден диоксид CO₂
7. Въглероден окис CO
8. Въздух
9. Азот N
10. Кислород O