Kinetinė dujų teorija

Kinetinė dujų teorija teigia išsamiai paaiškinkite šių skysčių elgesį, teorinėmis procedūromis, pagrįstomis postuluotu dujų aprašymu ir kai kuriomis prielaidomis. Šią teoriją pirmą kartą pasiūlė Bernoulli 1738 m., O vėliau ją išplėtė ir patobulino Clausiusas, Maxwellas, Boltzmannas, van der Waalsas ir Jeansas.

Kinetinės dujų teorijos postulatai

Pagrindiniai šios teorijos postulatai yra:

1.- Laikoma, kad Dujos susideda iš mažų atskirų dalelių, vadinamųmolekulės vienodos masės ir dydžio tomis pačiomis dujomis, bet skirtingoms dujoms skirtingos.

2.- Talpyklos molekulės yra chaotiškas judėjimas be paliovos, kurio metu jie susiduria tarpusavyje arba su konteinerio sienomis, kur jie yra.

3.- bombarduojant indo sienas, atsiranda spaudimas, tai yra jėga ploto vienetui, molekulių susidūrimų vidurkis.

4.- molekulių susidūrimai yra elastingiKitaip tariant, kol dujų slėgis talpykloje laikui bėgant nesikeičia esant bet kokiai temperatūrai ir slėgiui, dėl trinties neprarandama energijos.

5.- Absoliuti temperatūra yra dydis, proporcingas vidutinei kinetinei energijai visų sistemos molekulių.

6.- Esant santykinai žemam slėgiui, vidutinis atstumas tarp molekulių yra didelis, palyginti su jų skersmenimis, todėl patrauklios jėgos, kurios priklauso nuo molekulių atskyrimo, laikomos nereikšmingomis.

7.- Galiausiai, kadangi molekulės yra mažos, palyginti su atstumu tarp jų, jų tūris laikomas nereikšmingu, palyginti su bendru uždengtas.

Neatsižvelgiant į molekulių dydį ir jų sąveiką, kaip parodyta 6 ir 7 postulatuose, šis teorinis traktatas apsiriboja idealiomis dujomis.

Matematinė šios dujų sampratos analizė leidžia daryti esmines išvadas, kurias tiesiogiai gali patikrinti patirtis.

Fizinis kinetinės dujų teorijos paaiškinimas

Tarkime, kad kubinis indas, užpildytas n 'dujų molekulėmis, vienodomis, o masė ir greitis atitinkamai m ir u. Greitį u galima suskaidyti į tris komponentus išilgai x, y ir z ašių.

Jei paskirsime šiuos tris komponentus u_xarba_Yarba_z, tada:

arba² = u_x² + u_Y² + u_z²

kur tu² yra pagrindinis kvadratinio greičio vidurkis. Dabar kiekvienam iš šių komponentų susiejame vieną m masės molekulę, galinčią savarankiškai judėti bet kuria iš atitinkamų x, y, z krypčių.

Galutinis šių nepriklausomų judesių efektas gaunamas sujungus greičius pagal lygtį.

Dabar tarkime, kad molekulė juda x kryptimi į dešinę su greičiu u_x. Jis susidurs su plokštuma, o z - su momentu mu_x, o kadangi susidūrimas yra elastingas, jis atšoks greičiu -u_x ir impulsas -mu_x.

Taigi molekulės judesio arba judesio kiekio ir susidūrimo x kryptimi kitimas yra mu_x - (-mu_x) = 2mu_x.

Norėdami vėl atsitrenkti į tą pačią sieną, turite eiti pirmyn ir atgal prie priešais esančios sienos. Tai darydamas jis nuvažiuoja 2l atstumą, kur l yra kubo krašto ilgis. Iš to darome išvadą, kad susidūrimų su dešine molekulės sienele skaičius per vieną sekundę bus u_x/ 2l, todėl momento per sekundę ir molekulės pokytis bus vertas:

(2 mėn_x) (arba_x/ 2l) = mu_x²/ l

Yz plokštumoje tai pačiai molekulei įvyksta tas pats kitimas, kad bendras kiekio pokytis judėjimas vienai molekulei ir antras x kryptimi, yra dvigubai didesnis už pastarojoje nurodytą kiekį lygtis. Taigi paaiškinta:

Momento / sekundės / molekulės pokytis kryptimi x = 2 (mu_x²/l)

Kinetinės teorijos tiriamų dujų pavyzdžiai

1. Vandenilis H.
2. Helis Jis
3. Neonas Ne
4. Šaltnešis 134a
5. Amoniakas NH₃
6. Anglies dioksidas CO₂
7. Anglies monoksidas CO
8. Oro
9. Azotas N
10. Deguonis O