Kineettinen teoria kaasuista

Kineettinen kaasuteoria väittää selittää yksityiskohtaisesti näiden nesteiden käyttäytyminen, teoreettisilla menettelyillä, jotka perustuvat oletettuun kaasun kuvaukseen ja joihinkin oletuksiin. Tämän teorian ehdotti ensin Bernoulli vuonna 1738, ja myöhemmin Clausius, Maxwell, Boltzmann, van der Waals ja Jeans laajensivat ja parantivat sitä.

Kaasujen kineettisen teorian postulaatit

Tämän teorian peruspostulaatit ovat:

1.- Katsotaan, että Kaasut koostuvat pienistä erillisistä hiukkasista, joita kutsutaanmolekyylejä massa ja koko samassa kaasussa, mutta erilaiset eri kaasuille.

2. - Säiliön molekyylit ovat kaoottinen liike jatkuvasti, jonka aikana ne törmäävät toisiinsa tai astian seinämiin, missä he ovat.

3.- astian seinämien pommitukset aiheuttavat painettaeli voima pinta-alayksikköä kohden, molekyylien törmäysten keskiarvo.

4.- molekyylien törmäykset ovat joustaviaToisin sanoen, niin kauan kuin säiliössä olevan kaasun paine ei vaihtele ajan mittaan missään lämpötilassa ja paineessa, kitkasta ei aiheudu energiahäviötä.

5.- Absoluuttinen lämpötila on määrä, joka on verrannollinen keskimääräiseen kineettiseen energiaan kaikista järjestelmän molekyyleistä.

6.- Suhteellisen matalissa paineissa, molekyylien keskimääräinen etäisyys on suuri verrattuna niiden halkaisijoihinja siten molekyylierottelusta riippuvia vetovoimia pidetään merkityksettöminä.

7.- Lopuksi, koska molekyylit ovat pieniä verrattuna niiden väliseen etäisyyteen, niiden volyymiä pidetään merkityksettömänä suhteessa kokonaismäärään peitetty.

Ohittamalla molekyylien koko ja niiden vuorovaikutus, kuten postulaatit 6 ja 7 osoittavat, tämä teoreettinen tutkielma rajoittuu ihanteellisiin kaasuihin.

Tämän kaasukäsitteen matemaattinen analyysi johtaa meidät perustavanlaatuisiin johtopäätöksiin, jotka kokemus voi suoraan todentaa.

Kaasujen kineettisen teorian fyysinen selitys

Oletetaan, että kuutiosäiliö on täytetty n 'kaasumolekyyleillä, jotka ovat kaikki yhtä suuret ja joilla on sama massa ja nopeus, m ja u. Nopeus u voidaan hajottaa kolmeen komponenttiin x-, y- ja z-akseleilla.

Jos määritämme nämä kolme komponenttia u_xtai_Ytai_z, sitten:

tai² = u_x² + u_Y² + u_z²

missä sinä² on neliön keskinopeuden keskiarvo. Yhdistämme nyt kuhunkin näistä komponenteista yhden massa-molekyylin, joka kykenee liikkumaan itsenäisesti missä tahansa vastaavissa x, y, z-suunnassa.

Näiden itsenäisten liikkeiden lopullinen vaikutus saadaan yhdistämällä nopeudet yhtälön mukaan.

Oletetaan nyt, että molekyyli liikkuu x-suunnassa oikealle nopeudella u_x. Se törmää tasoon ja z hetkeen mu_x, ja koska törmäys on joustava, se pomppii nopeudella -u_x ja vauhti -mu_x.

Näin ollen liikkeen määrän tai hetken vaihtelu molekyyliä kohden ja törmäys x-suunnassa on mu_x - (-mu_x) = 2mu_x.

Ennen kuin voit osua samaan seinään uudelleen, sinun on kuljettava edestakaisin edessäsi olevan seinän eteen. Tällöin se kulkee etäisyyden 2l, jossa l on kuution reunan pituus. Tästä päätellään, että törmäysten määrä molekyylin oikean seinän kanssa yhdessä sekunnissa on u_x/ 2l, joten muutos hetkessä sekunnissa ja molekyylissä on syytä:

(2mu_x)(tai_x/ 2l) = mu_x²/ l

Sama vaihtelu tapahtuu samalle molekyylille yz-tasossa niin, että kokonaismäärä muuttuu liikettä molekyyliä kohti ja toinen x-suunnassa, on kaksinkertainen jälkimmäisessä ilmoitettu määrä yhtälö. Joten selitetään:

Hetken / sekunnin / molekyylin muutos suuntaan x = 2 (mu_x²/l)

Esimerkkejä kineettisen teorian tutkimista kaasuista

1. Vety H
2. Helium Hän
3. Neon Ne
4. Kylmäaine 134a
5. Ammoniakki NH₃
6. Hiilidioksidi CO₂
7. Hiilimonoksidi CO
8. Ilmaa
9. Typpi N
10. Happi O