気体の運動論

気体分子運動論の主張 これらの流体の挙動を詳細に説明する、ガスの仮定された記述といくつかの仮定に基づく理論的手順による。 この理論は、1738年にベルヌーイによって最初に提案され、その後、クラウジウス、マクスウェル、ボルツマン、ファンデルワールス、およびジーンズによって拡張および改善されました。

気体の運動論の仮定

この理論の基本的な仮定は次のとおりです。

1.-それは ガスは、と呼ばれる小さな離散粒子で構成されています分子 同じガスで同じ質量とサイズですが、ガスが異なれば異なります。

2.-コンテナの分子は 絶え間なく混沌とした動き、その間、それらは互いに衝突するか、またはそれらが存在するコンテナの壁と衝突します。

3.- 血管壁への衝撃は圧力を引き起こします、つまり、分子の衝突の平均である単位面積あたりの力。

4.- 分子の衝突は弾性です言い換えれば、容器内のガスの圧力がどの温度と圧力でも時間とともに変化しない限り、摩擦によるエネルギーの損失はありません。

5.- 絶対温度は、平均運動エネルギーに比例する量です。 システム内のすべての分子の。

6.-比較的低い圧力で、分子間の平均距離はそれらの直径と比較して大きい、したがって、分子分離に依存する引力は無視できると見なされます。

7.-最後に、分子はそれらの間の距離と比較して小さいので、それらの ボリュームは、合計に対して無視できると見なされます 覆われています。

仮定6と7に示されているように、分子のサイズとそれらの相互作用を無視することにより、この理論的論文は理想気体に限定されます。

このガスの概念を数学的分析すると、経験によって直接検証できる基本的な結論が導き出されます。

気体の運動論の物理的説明

n '個のガス分子がすべて等しく、同じ質量と速度、それぞれmとuで満たされた立方体の容器を想定します。 速度uをx、y、z軸に沿って3つの成分に分解することができます。

これらの3つのコンポーネントを指定するとu_バツ、または_Y、または_z、その後：

または² = u_バツ² + u_Y² + u_z²

ここでu² 二乗平均平方根速度です。 ここで、これらのコンポーネントのそれぞれに、対応するx、y、z方向のいずれかに独立して移動できる質量mの単一分子を関連付けます。

これらの独立した動きの最終的な効果は、方程式に従って速度を組み合わせることによって得られます。

ここで、分子が速度uでx方向に右に移動するとします。_バツ. それは平面と衝突し、zは瞬間muと衝突します_バツ、および衝突は弾性であるため、速度-uで跳ね返ります。_バツ そして勢い-mu_バツ.

したがって、分子あたりの運動量または運動量の変動とx方向の衝突はmuです。_バツ -（-mu_バツ）= 2mu_バツ.

同じ壁に再びぶつかる前に、目の前の壁に行ったり来たりする必要があります。 そうすることで、距離2lを移動します。ここで、lは立方体のエッジの長さです。 このことから、1秒間に分子の右壁と衝突する回数はuになると推測されます。_バツ/ 2lなので、1秒あたりのモーメントと分子の変化は価値があります。

（2mu_バツ）（または_バツ/ 2l）= mu_バツ²/ l

yz平面内の同じ分子に対して同じ変動が発生するため、量が全体的に変化します。 分子あたりの運動量とx方向の2番目の運動量は、後者で示されている量の2倍です。 方程式。 だからそれは説明されています：

x = 2（mu）方向のモーメント/秒/分子の変化_バツ²/l)

運動論によって研究された気体の例

1. 水素H
2. ヘリウム彼
3. ネオンネ
4. 冷媒134a
5. アンモニアNH₃
6. 一酸化炭素CO₂
7. 一酸化炭素CO
8. 空気
9. 窒素N
10. 酸素O