Кинетическая теория газов

Кинетическая теория газов утверждает подробно объясните поведение этих жидкостейтеоретическими процедурами, основанными на постулируемом описании газа и некоторых предположениях. Эта теория была впервые предложена Бернулли в 1738 году, а затем расширена и улучшена Клаузиусом, Максвеллом, Больцманом, Ван-дер-Ваальсом и Джинсом.

Постулаты кинетической теории газов.

Основные постулаты этой теории:

1.- Считается, что Газы состоят из крошечных дискретных частиц, называемыхмолекулы одинаковой массы и размера в одном и том же газе, но разных для разных газов.

2.- Молекулы контейнера находятся в беспрерывное хаотическое движение, во время которого они сталкиваются друг с другом или со стенками контейнера, в котором они находятся.

3.- бомбардировка стенок сосуда вызывает давление, то есть сила на единицу площади, среднее значение столкновений молекул.

4.- столкновения молекул упругиеДругими словами, до тех пор, пока давление газа в контейнере не меняется во времени при любой температуре и давлении, потери энергии из-за трения не происходит.

5.- Абсолютная температура - это величина, пропорциональная средней кинетической энергии. всех молекул в системе.

6.- При относительно низком давлении, среднее расстояние между молекулами велико по сравнению с их диаметрами, и, следовательно, силы притяжения, которые зависят от разделения молекул, считаются незначительными.

7.- Наконец, поскольку молекулы малы по сравнению с расстоянием между ними, их объем считается незначительным по сравнению с общим покрытый.

Игнорируя размер молекул и их взаимодействие, как показано постулатами 6 и 7, этот теоретический трактат ограничивается идеальными газами.

Математический анализ этой концепции газа приводит нас к фундаментальным выводам, которые можно непосредственно проверить на опыте.

Физическое объяснение кинетической теории газов.

Предположим, кубический контейнер заполнен n 'молекулами газа, все равными и с одинаковой массой и скоростью m и u соответственно. Скорость u можно разложить на три составляющие по осям x, y и z.

Если обозначить эти три составляющие u_Икс, или же_Y, или же_z, тогда:

или же² = u_Икс² + ты_Y² + ты_z²

где ты² - среднеквадратичная скорость. Теперь мы сопоставим каждому из этих компонентов одну молекулу массы m, способную независимо двигаться в любом из соответствующих направлений x, y, z.

Окончательный эффект этих независимых движений достигается путем объединения скоростей в соответствии с уравнением.

Теперь предположим, что молекула движется в направлении x вправо со скоростью u_Икс. Он столкнется с плоскостью и z с моментом mu_Икс, а поскольку столкновение упругое, оно будет отскакивать со скоростью -u_Икс и импульс -му_Икс.

Следовательно, изменение количества движения или импульса на молекулу и столкновение в направлении x равно mu_Икс - (-му_Икс) = 2mu_Икс.

Прежде чем вы снова сможете ударить по той же стене, вы должны пройти взад и вперед к той, которая находится перед вами. При этом он проходит расстояние 2l, где l - длина ребра куба. Отсюда мы заключаем, что количество столкновений с правой стенкой молекулы за одну секунду будет равно u_Икс/ 2l, поэтому изменение момента в секунду и молекулы будет стоить:

(2mu_Икс)(или же_Икс/ 2l) = mu_Икс²/ л

Такое же изменение происходит для той же молекулы в плоскости yz, так что полное изменение величины движения на молекулу и секунду в направлении x, вдвое превышает величину, указанную в последнем уравнение. Так объясняется:

Изменение момента / секунды / молекулы в направлении x = 2 (мю_Икс²/l)

Примеры газов, изучаемых кинетической теорией

1. Водород H
2. Гелий He
3. Неон Ne
4. Хладагент 134a
5. Аммиак NH₃
6. Двуокись углерода CO₂
7. Окись углерода CO
8. Воздуха
9. Азот N
10. Кислород O