Kinetička teorija plinova

Tvrdi Kinetička teorija plinova detaljno objasniti ponašanje ovih tekućina, teoretskim postupcima koji se temelje na postuliranom opisu plina i nekim pretpostavkama. Ovu je teoriju prvi predložio Bernoulli 1738. godine, a kasnije su je proširili i poboljšali Clausius, Maxwell, Boltzmann, van der Waals i Jeans.

Postulati kinetičke teorije plinova

Temeljni postulati ove teorije su:

1.- Smatra se da Plinovi se sastoje od sitnih diskretnih čestica tzvmolekule jednake mase i veličine u istom plinu, ali različiti za različite plinove.

2.- Molekule spremnika su unutra kaotično kretanje neprestano, tijekom kojih se sudaraju jedni s drugima ili sa stijenkama posude na kojoj se nalaze.

3.- The bombardiranje zidova posude uzrokuje pritisak, odnosno sila po jedinici površine, prosjek sudara molekula.

4.- The sudari molekula su elastičniDrugim riječima, sve dok se tlak plina u spremniku ne mijenja tijekom vremena pri bilo kojoj temperaturi i tlaku, nema gubitka energije uslijed trenja.

5.- The Apsolutna temperatura je veličina proporcionalna prosječnoj kinetičkoj energiji svih molekula u sustavu.

6.- Pri relativno niskim tlakovima, prosječna udaljenost između molekula je velika u usporedbi s njihovim promjerom, pa se stoga privlačne sile, koje ovise o molekularnoj razdvojenosti, smatraju zanemarivima.

7.- Konačno, kako su molekule male u usporedbi s udaljenostima između njih, njihove volumen se smatra zanemarivim u odnosu na ukupan pokriveni.

Zanemarivanjem veličine molekula i njihove interakcije, kao što pokazuju postulati 6 i 7, ovaj je teorijski spis ograničen na idealne plinove.

Matematička analiza ovog koncepta plina vodi nas do temeljnih zaključaka izravno provjerljivih iskustvom.

Fizičko objašnjenje kinetičke teorije plinova

Pretpostavimo da je kubični spremnik ispunjen s n 'molekula plina, svi jednaki i jednake mase i brzine, m odnosno u. Moguće je razložiti brzinu u na tri komponente duž osi x, y i z.

Označimo li ove tri komponente u_x, ili_Y, ili_z, zatim:

ili² = u_x² + u_Y² + u_z²

gdje si² je srednja kvadratna brzina. Sada svakoj od ovih komponenata pridružujemo jednu molekulu mase m koja se može samostalno kretati u bilo kojem od odgovarajućih smjerova x, y, z.

Konačni učinak ovih neovisnih kretanja dobiva se kombiniranjem brzina prema jednadžbi.

Pretpostavimo sada da se molekula kreće u smjeru x udesno brzinom u_x. Sudarit će se s ravninom, a z s trenutkom mu_x, a budući da je sudar elastičan, odskočit će brzinom -u_x a zamah -mu_x.

Prema tome, varijacija količine gibanja ili impulsa po molekuli i sudara u smjeru x je mu_x - (-mu_x) = 2mu_x.

Prije nego što ponovno možete udariti u isti zid, morate hodati naprijed-natrag do onog ispred sebe. Pritom putuje udaljenost 2l, gdje je l duljina ruba kocke. Iz toga zaključujemo da će broj sudara s desnim zidom molekule u jednoj sekundi biti u_x/ 2l, pa će promjena trenutka u sekundi i molekula vrijediti:

(2mu_x)(ili_x/ 2l) = mu_x²/ l

Ista se varijacija događa za istu molekulu u ravnini yz tako da ukupna promjena u količini kretanja po molekuli i sekunde u smjeru x, dvostruka je količina naznačena u potonjem jednadžba. Objašnjeno je:

Promjena momenta / sekunde / molekule, u smjeru x = 2 (mu_x²/l)

Primjeri plinova koje je proučavala kinetička teorija

1. Vodik H
2. Helij He
3. Neon Ne
4. Rashladno sredstvo 134a
5. Amonijak NH₃
6. Ugljični dioksid CO₂
7. Ugljični monoksid CO
8. Zrak
9. Dušik N
10. Kisik O