გაზების კინეტიკური თეორია

გაზების კინეტიკური თეორია ამტკიცებს დეტალურად აუხსენით ამ სითხეების ქცევათეორიული პროცედურებით, რომლებიც ეფუძნება გაზის პოსტულატურ აღწერას და ზოგიერთ დაშვებას. ეს თეორია პირველად შემოთავაზებული იქნა ბერნულის მიერ 1738 წელს, შემდეგ კი გაფართოვდა და გაუმჯობესდა კლაუზიუსის, მაქსველის, ბოლცმანის, ვან დერ ვაალსისა და ჯინსის მიერ.

გაზების კინეტიკური თეორიის პოსტულატები

ამ თეორიის ფუნდამენტური პოსტულატებია:

1.- ითვლება რომ გაზები შედგება პატარა დისკრეტული ნაწილაკებისგან, რომლებსაც ეწოდებამოლეკულები თანაბარი მასისა და ზომის ერთსა და იმავე გაზში, მაგრამ განსხვავებულია სხვადასხვა გაზებისთვის.

2.- კონტეინერის მოლეკულები გვხვდება განუწყვეტლივ ქაოტური მოძრაობა, რომლის დროსაც ისინი ეჯახებიან ერთმანეთს ან კონტეინერის კედლებს, სადაც ისინი არიან.

3.- ჭურჭლის კედლების დაბომბვა იწვევს წნევას, ანუ ძალა ერთეულ ფართობზე, საშუალო მოლეკულების შეჯახება.

4.- მოლეკულების შეჯახება ელასტიურიასხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სანამ კონტეინერში გაზის წნევა დროთა განმავლობაში არ იცვლება ნებისმიერ ტემპერატურაზე და წნევაზე, არ ხდება ენერგიის დაკარგვა ხახუნის გამო.

5.- აბსოლუტური ტემპერატურა არის საშუალო კინეტიკური ენერგიის პროპორციული რაოდენობა სისტემის ყველა მოლეკულის.

6.- შედარებით დაბალი წნევის დროს, საშუალო მანძილი მოლეკულებს შორის დიდია დიამეტრებთან შედარებითდა, შესაბამისად, მიმზიდველი ძალები, რომლებიც დამოკიდებულია მოლეკულურ განცალკევებაზე, ითვლება უმნიშვნელოდ.

7.- დაბოლოს, რადგან მოლეკულები მცირეა მათ შორის მანძილთან შედარებით მოცულობა ტოლფასად ითვლება უმნიშვნელოდ დაფარული.

მოლეკულების ზომისა და მათი ურთიერთქმედების იგნორირებით, როგორც ეს ნაჩვენებია 6 და 7 პოსტულატებით, ეს თეორიული ტრაქტატი შემოიფარგლება იდეალური გაზებით.

ამ გაზის კონცეფციის მათემატიკური ანალიზი მიგვიყვანს ფუნდამენტურ დასკვნებამდე, რომელიც გამოცდილებით პირდაპირ გადამოწმდება.

გაზების კინეტიკური თეორიის ფიზიკური განმარტება

დავუშვათ, კუბური კონტეინერი, რომელიც შევსებულია n 'მოლეკულების გაზით, ყველა ტოლია და იგივე მასით და სიჩქარით, შესაბამისად m და u. შესაძლებელია u სიჩქარის დაშლა სამ კომპონენტად x, y და z ღერძების გასწვრივ.

თუ ამ სამ კომპონენტს გამოვყოფთ u_xან_იან_ზშემდეგ:

ან² = შენ_x² + შენ_ი² + შენ_ზ²

სად ხარ² არის ფესვის საშუალო კვადრატული სიჩქარე. მოდით ახლა ამ თითოეულ კომპონენტს დავაკავშიროთ მასის m ერთი მოლეკულა, რომელსაც შეუძლია დამოუკიდებლად იმოძრაოს ნებისმიერი შესაბამისი x, y, z მიმართულებით.

ამ დამოუკიდებელი მოძრაობების საბოლოო ეფექტი მიიღება სიჩქარის შერწყმით განტოლების შესაბამისად.

ახლა ჩათვალეთ, რომ მოლეკულა მოძრაობს x მიმართულებით მარჯვნივ u სიჩქარით_x. იგი დაეჯახება თვითმფრინავს და z - მომენტში mu_x, და რადგან შეჯახება არის ელასტიური, ის ახტება -u სიჩქარით_x და იმპულსი -mu_x.

შესაბამისად, მოძრაობის ოდენობის ან იმპულსის ვარიაცია თითო მოლეკულაზე და x მიმართულებით შეჯახება_x - (-მუ_x) = 2 მგ_x.

სანამ იმავე კედელს კიდევ ერთხელ მოხვდებით, წინ და უკან უნდა მიხვიდეთ თქვენს წინ. ამით ის გადის 2 ლ მანძილზე, სადაც l არის კუბის კიდის სიგრძე. აქედან გამომდინარე, ჩვენ გამოვიტანთ დასკვნას, რომ მოლეკულის მარჯვენა კედელთან შეჯახებების რაოდენობა ერთ წამში იქნება u_x/ 2 ლ, ასე რომ წამში მომენტის ცვლილება და მოლეკულა ღირებული იქნება:

(2 წთ.)_x) (ან_x/ 2 ლ) = მუ_x²/ ლ

იგივე ვარიაცია ხდება yz სიბრტყეში იმავე მოლეკულისთვის, ისე რომ რაოდენობის მთლიანი ცვლილება მოხდეს მოძრაობა თითო მოლეკულაზე და მეორე x მიმართულებით, ორჯერ მეტია, ვიდრე მითითებულია ამ უკანასკნელში განტოლება. ასე აიხსნება:

მომენტის / წამის / მოლეკულის შეცვლა x = 2 მიმართულებით_x²/l)

კინეტიკური თეორიის მიერ შესწავლილი გაზების მაგალითები

1. წყალბადის H
2. ჰელიუმი ის
3. ნეონი ნე
4. გამაგრილებელი საშუალება 134 ა
5. ამიაკი NH₃
6. ნახშირბადის დიოქსიდი CO₂
7. ნახშირბადის მონოქსიდი CO
8. Საჰაერო
9. აზოტი N
10. ჟანგბადი O