A gázok kinetikai elmélete

A gázok kinetikai elmélete azt állítja részletesen ismertesse ezen folyadékok viselkedését, elméleti eljárásokkal, amelyek a gáz feltételezett leírásán és néhány feltételezésen alapulnak. Ezt az elméletet Bernoulli javasolta először 1738-ban, később Clausius, Maxwell, Boltzmann, van der Waals és Jeans bővítette és fejlesztette.

A gázok kinetikai elméletének posztulátumai

Ennek az elméletnek az alapvető posztulátumai:

1.- Úgy tekintik A gázokat apró, különálló részecskék alkotjákmolekulák azonos tömegű és méretű ugyanabban a gázban, de különböző a különböző gázoknál.

2.- A tartály molekulái benne vannak kaotikus mozgás szakadatlanul, amelynek során ütköznek egymással vagy a tartály falával, ahol vannak.

3.- A az érfal bombázása nyomást okozazaz a területegységre eső erő, a molekulák ütközésének átlaga.

4.- A a molekulák ütközései rugalmasakMás szavakkal, amíg a tartályban lévő gáz nyomása idővel nem változik semmilyen hőmérsékleten és nyomáson, a súrlódás miatt nincs energiaveszteség.

5.- A Az abszolút hőmérséklet az átlagos kinetikus energiával arányos mennyiség

az összes molekula egy rendszerben.

6.- Viszonylag alacsony nyomáson, az átlagos távolság a molekulák között nagy az átmérőjükhöz képest, és ezért a molekuláris elválasztástól függő vonzó erőket elhanyagolhatónak tekintik.

7.- Végül, mivel a molekulák kicsiek a köztük lévő távolsághoz képest, azok mennyiséget elhanyagolhatónak tekintik az összeshez képest fedett.

Figyelmen kívül hagyva a molekulák méretét és kölcsönhatásukat, amint azt a 6. és 7. posztulátum mutatja, ez az elméleti értekezés az ideális gázokra korlátozódik.

Ennek a gázfogalomnak a matematikai elemzése olyan alapvető következtetésekhez vezet, amelyek a tapasztalatok által közvetlenül ellenőrizhetők.

A gázok kinetikai elméletének fizikai magyarázata

Tegyük fel, hogy egy köbös tartály n 'gázmolekulával van feltöltve, mindegyik egyenlő, azonos tömegű és sebességű, m és u. Lehetséges az u sebesség három komponensre bontása az x, y és z tengely mentén.

Ha ezt a három komponenst jelöljük u_x, vagy_Y, vagy_z, azután:

vagy² = u_x² + u_Y² + u_z²

ahol u² a négyzet alapsebességének középértéke. Most ezekhez az összetevőkhöz egyetlen m tömegű molekulát társítunk, amely képes függetlenül mozogni a megfelelő x, y, z irányok bármelyikében.

Ezeknek a független mozgásoknak a végső hatását a sebességek egyenlet szerinti kombinálásával kapjuk.

Tegyük fel, hogy a molekula az x sebességgel jobbra mozog az u sebességgel_x. Ütközni fog a síkkal és z a mu nyomatékkal_x, és mivel az ütközés rugalmas, -u sebességgel ugrál_x és a lendület -mu_x.

Következésképpen a mozgás mennyiségének vagy lendületének változása molekulánként és ütközés az x irányban mu_x - (-mu_x) = 2mu_x.

Mielőtt újra megütnéd ugyanazt a falat, oda-vissza kell sétálnod az előtted lévőhez. Ennek során 2l távolságot tesz meg, ahol l a kocka peremhossza. Ebből arra következtetünk, hogy a molekula jobb falával ütközések száma egy másodperc alatt u lesz_x/ 2l, tehát a másodperc / másodperc és a molekula változása megér:

(2mu_x)(vagy_x/ 2l) = mu_x²/ l

Ugyanaz a variáció fordul elő ugyanannak a molekulának az yz síkban, így a mennyiség teljes változása molekulánként és x irányban a második mozgás kétszerese az utóbbiban jelzett mennyiségnek egyenlet. Tehát megmagyarázzák:

A pillanat / másodperc / molekula változása az x = 2 irányba (mu_x²/l)

Példák a kinetikus elmélet által vizsgált gázokra

1. H hidrogén
2. Hélium He
3. Neon Ne
4. Hűtőközeg 134a
5. Ammónia NH₃
6. Szén-dioxid CO₂
7. Szén-monoxid CO
8. Levegő
9. Nitrogén N
10. Oxigén O