Gaaside kineetiline teooria

Gaaside kineetiline teooria väidab selgitage üksikasjalikult nende vedelike käitumist, kasutades teoreetilisi protseduure, mis põhinevad gaasi postuleeritud kirjeldusel ja mõnel eeldusel. Selle teooria pakkus esmakordselt välja Bernoulli 1738. aastal ning hiljem laiendasid ja täiustasid seda Clausius, Maxwell, Boltzmann, van der Waals ja Jeans.

Gaaside kineetilise teooria postulaadid

Selle teooria põhipostulaadid on:

1.- Leitakse, et Gaasid koosnevad väikestest eraldiseisvatest osakestest, mida nimetataksemolekulid samasuguse massi ja suurusega samas gaasis, kuid erinevate gaaside korral erinevad.

2.- Mahuti molekulid on kaootiline liikumine lakkamatult, mille käigus nad põrkuvad omavahel või konteineri seintega, kus nad asuvad.

3.- anuma seinte pommitamine põhjustab survet, see tähendab jõud pindalaühiku kohta, molekulide kokkupõrgete keskmine.

4.- molekulide kokkupõrked on elastsedTeisisõnu, seni, kuni anumas oleva gaasi rõhk ei muutu aja jooksul ühelgi temperatuuril ja rõhul, ei toimu hõõrdumisest tulenevat energiakadu.

5.- Absoluutne temperatuur on suurus, mis on võrdeline keskmise kineetilise energiaga kõigist süsteemi molekulidest.

6.- suhteliselt madalal rõhul, keskmine molekulidevaheline kaugus on nende läbimõõtudega võrreldes suurja seetõttu peetakse molekulaarsest eraldatusest sõltuvaid atraktiivseid jõude tähtsusetuks.

7.- Lõpuks, kuna molekulid on nende vahelise kaugusega võrreldes väikesed, siis nende molekulid maht loetakse tühiseks koguarvu suhtes kaetud.

Eirates molekulide suurust ja nende vastastikust mõju, nagu näitavad postulaadid 6 ja 7, piirdub see teoreetiline traktaat ideaalsete gaasidega.

Selle gaasikontseptsiooni matemaatiline analüüs viib meid põhimõtteliste järeldusteni, mida kogemused on otseselt kontrollitavad.

Gaaside kineetilise teooria füüsikaline selgitus

Oletame, et kuupnõu on täidetud n 'gaasimolekulidega, mis on kõik võrdsed ning sama massi ja kiirusega, vastavalt m ja u. Kiirust u on võimalik lahutada kolmeks komponendiks mööda telge x, y ja z.

Kui määrame need kolm komponenti u_xvõi_Yvõi_z, siis:

või² = u_x² + u_Y² + u_z²

kus oled² on ruutkeskmine kiirus. Nüüd seostame kõigi nende komponentidega ühe molekuli massiga m, mis on võimeline iseseisvalt liikuma mis tahes vastavas suunas x, y, z.

Nende iseseisvate liikumiste lõplik efekt saavutatakse kiiruste ühendamisel vastavalt võrrandile.

Oletame nüüd, et molekul liigub kiirusega u paremal x suunas paremale_x. See põrkub tasapinnaga ja z hetkega mu_xja kuna kokkupõrge on elastne, põrkab see kiirusega -u_x ja hoog -mu_x.

Järelikult on molekuli liikumishulga ehk impulsimuutus ja kokkupõrge x-suunas mu_x - (-mu_x) = 2mu_x.

Enne kui saate uuesti samale seinale lüüa, peate kõndima edasi-tagasi enda ees olevale. Seejuures läbib see vahemaa 2l, kus l on kuubi serva pikkus. Sellest järeldame, et ühe sekundi jooksul on molekuli parema seinaga kokkupõrgete arv u_x/ 2l, seega on hetke sekundis ja molekuli muutus väärt:

(2mu_x) (või_x/ 2l) = mu_x²/ l

Sama variatsioon toimub sama molekuli puhul yz-tasapinnal nii, et koguse muutus kokku liikumise molekulide kohta ja teine ​​suunas x on kaks korda suurem kui viimases näidatud võrrand. Nii on selgitatud:

Hetke / sekundi / molekuli muutus suunas x = 2 (mu_x²/l)

Kineetilise teooria uuritud gaaside näited

1. Vesinik H
2. Heelium He
3. Neoon Ne
4. Külmutusagens 134a
5. Ammoniaak NH₃
6. Süsinikdioksiid CO₂
7. Süsinikmonooksiid CO
8. Õhk
9. Lämmastik N
10. Hapnik O