Kinetična teorija plinov

Trditve o kinetični teoriji plinov podrobno razložite vedenje teh tekočin, s teoretičnimi postopki, ki temeljijo na predpostavljenem opisu plina in nekaterih predpostavkah. To teorijo je prvi predlagal Bernoulli leta 1738, kasneje pa so jo razširili in izboljšali Clausius, Maxwell, Boltzmann, van der Waals in Jeans.

Postulati kinetične teorije plinov

Temeljni postulati te teorije so:

1. - Šteje se, da plini so sestavljeni iz drobnih diskretnih delcev, imenovanihmolekul enake mase in velikosti v istem plinu, vendar različni za različne pline.

2. - Molekule posode so v kaotično gibanje neprestano, med katerimi trčijo med seboj ali s stenami posode, kjer so.

3. - The bombardiranje sten plovila povzroči pritisk, to je sila na enoto površine, povprečje trkov molekul.

4. - The trki molekul so elastičniTo pomeni, da dokler se tlak plina v posodi s časom ne spreminja pri nobeni temperaturi in tlaku, s trenjem ne pride do izgube energije.

5. - The Absolutna temperatura je količina, sorazmerna s povprečno kinetično energijo vseh molekul v sistemu.

6. - Pri sorazmerno nizkih tlakih, je povprečna razdalja med molekulami velika v primerjavi z njihovimi premeri, zato privlačne sile, ki so odvisne od molekularne ločitve, veljajo za zanemarljive.

7. - Končno, ker so molekule majhne v primerjavi z razdaljo med njimi, njihove obseg je glede na celoto zanemarljiv pokrita.

Z ignoriranjem velikosti molekul in njihove interakcije, kot kažejo postulati 6 in 7, je ta teoretična razprava omejena na idealne pline.

Matematična analiza tega koncepta plina nas pripelje do temeljnih zaključkov, ki jih je mogoče neposredno preveriti z izkušnjami.

Fizična razlaga kinetične teorije plinov

Recimo, da je kubična posoda, napolnjena z n 'molekulami plina, enakih in z enako maso in hitrostjo m in u. Hitrost u je mogoče razstaviti na tri komponente vzdolž osi x, y in z.

Če označimo te tri komponente u_x, ali_Y., ali_z, potem:

ali² = u_x² + u_Y.² + u_z²

kje si² je korenska srednja kvadratna hitrost. Zdaj k vsaki od teh komponent povežemo eno molekulo mase m, ki se lahko premika neodvisno v kateri koli ustrezni smeri x, y, z.

Končni učinek teh neodvisnih gibanj dobimo s kombiniranjem hitrosti po enačbi.

Zdaj predpostavimo, da se molekula premika v smeri x v desno s hitrostjo u_x. Trčil bo z ravnino in z z momentom mu_x, in ker je trk elastičen, se bo odbijal s hitrostjo -u_x in zagon -mu_x.

Posledično je sprememba količine gibanja ali giba na molekulo in trk v smeri x enaka_x - (-mu_x) = 2mu_x.

Preden lahko znova zadenete isto steno, se morate sprehoditi naprej in nazaj do tiste pred seboj. Pri tem prevozi razdaljo 2l, kjer je l dolžina roba kocke. Iz tega sklepamo, da bo število trkov z desno steno molekule v eni sekundi u_x/ 2l, zato bo sprememba trenutka na sekundo in molekule vredna:

(2mu_x) (ali_x/ 2l) = mu_x²/ l

Ista sprememba se pojavi pri isti molekuli v ravnini yz, tako da se celotna sprememba količine spremeni gibanja na molekulo in sekundo v smeri x, je dvakrat večja količina, kot je navedena v slednji enačba. Tako je pojasnjeno:

Sprememba trenutka / sekunde / molekule, v smeri x = 2 (mu_x²/l)

Primeri plinov, ki jih preučuje kinetična teorija

1. Vodik H
2. Helij He
3. Neon Ne
4. Hladilno sredstvo 134a
5. Amoniak NH₃
6. Ogljikov dioksid CO₂
7. Ogljikov monoksid CO
8. Zrak
9. Dušik N
10. Kisik O