Kinetická teória plynov

Tvrdí Kinetická teória plynov podrobne vysvetliť správanie týchto tekutínteoretickými postupmi založenými na postulovanom popise plynu a niektorých predpokladoch. Túto teóriu prvýkrát navrhol Bernoulli v roku 1738, neskôr ju rozšírili a vylepšili Clausius, Maxwell, Boltzmann, van der Waals a Jeans.

Postuláty kinetickej teórie plynov

Základné postuláty tejto teórie sú:

1. - Má sa za to Plyny sú tvorené malými diskrétnymi časticami tzvmolekuly rovnakej hmotnosti a veľkosti v rovnakom plyne, ale rozdielne pre rôzne plyny.

2.- Molekuly kontajnera sú v chaotický pohyb neustále, pri ktorých sa zrazia medzi sebou alebo so stenami kontajnera, kde sa nachádzajú.

3. - bombardovanie stien plavidla spôsobuje tlak, tj. sila na jednotku plochy, priemer zrážok molekúl.

4. - kolízie molekúl sú elastickéInými slovami, pokiaľ sa tlak plynu v nádobe nemení v priebehu času pri akejkoľvek teplote a tlaku, nedochádza k strate energie v dôsledku trenia.

5. - Absolútna teplota je množstvo úmerné priemernej kinetickej energii všetkých molekúl v systéme.

6.- Pri relatívne nízkych tlakoch, priemerná vzdialenosť medzi molekulami je veľká v porovnaní s ich priemermi, a preto sa atraktívne sily, ktoré závisia od molekulárnej separácie, považujú za zanedbateľné.

7. - Nakoniec, keďže sú molekuly malé v porovnaní so vzdialenosťou medzi nimi, sú aj tieto objem sa považuje za zanedbateľný v pomere k celkovému zakryté.

Ignorovaním veľkosti molekúl a ich interakcií, ako ukazujú postuláty 6 a 7, je toto teoretické pojednanie obmedzené na ideálne plyny.

Matematická analýza tohto plynového konceptu nás vedie k zásadným záverom, ktoré je možné priamo overiť na základe skúseností.

Fyzikálne vysvetlenie kinetickej teórie plynov

Predpokladajme, že kubická nádoba naplnená n 'molekulami plynu, všetky rovnaké a s rovnakou hmotnosťou a rýchlosťou m resp. Je možné rozkladať rýchlosť u na osi x, yaz z na tri zložky.

Ak označíme tieto tri komponenty u_Xalebo_Y.alebo_z, potom:

alebo² = u_X² + u_Y.² + u_z²

kde si² je stredná kvadratická rýchlosť. Teraz priradíme každej z týchto zložiek jednu molekulu hmotnosti m schopnú samostatného pohybu v ľubovoľnom zo zodpovedajúcich smerov x, y, z.

Výsledný efekt týchto nezávislých pohybov sa získa kombináciou rýchlostí podľa rovnice.

Teraz predpokladajme, že sa molekula pohybuje v smere x doprava rýchlosťou u_X. Zrazí sa s lietadlom az s okamihom mu_X, a pretože zrážka je elastická, bude sa odrážať rýchlosťou -u_X a hybnosť -mu_X.

V dôsledku toho je variácia množstva pohybu alebo hybnosti na molekulu a kolíziu v smere x mu_X - (-mu_X) = 2 mu_X.

Predtým, ako znovu narazíte na tú istú stenu, musíte kráčať tam a späť k tej pred vami. Pritom prejde vzdialenosť 2 l, kde l je dĺžka hrany kocky. Z toho odvodíme, že počet zrážok s pravou stenou molekuly za jednu sekundu bude u_X/ 2 l, takže zmena momentu za sekundu a molekuly bude mať hodnotu:

(2 mu_X) (alebo_X/ 2l) = mu_X²/ l

Rovnaká variácia sa vyskytuje pre rovnakú molekulu v rovine yz, takže dôjde k celkovej zmene množstva pohybu na molekulu a druhý v smere x, je dvojnásobok množstva uvedeného v druhom rovnica. Vysvetľuje sa to takto:

Zmena okamihu / sekundy / molekuly v smere x = 2 (mu_X²/l)

Príklady plynov študovaných kinetickou teóriou

1. Vodík H
2. Hélium He
3. Neon Ne
4. Chladivo 134a
5. Amoniak NH₃
6. Oxid uhličitý CO₂
7. Oxid uhoľnatý CO
8. Vzduch
9. Dusík N
10. Kyslík O