Шта је кинетичка теорија гасова и како се дефинише?

Кинетичка енергија гаса се односи на капацитет сваке његове честице, који зависи од брзине, а самим тим и од температуре којој је изложен. На основу овог концепта, дифузија гаса омогућава му да се креће кроз медијум.

Оба концепта, кинетичку енергију и дифузију у гасовима, обрађују Теорија молекуларне кинетике који су развила два научника (Болцман и Максвел) и објашњава понашање гасова уопште.

Функција и променљиве у кинетичкој енергији

У принципу, Теорија описује варијабле као што су брзина и кинетичка енергија честица и Он их директно повезује са другим варијаблама као што су притисак и температура на којој се гас налази прихвати. На основу овога, могуће је описати да:

\(П = \;\фрац{{м\; \цдот \;{в^2} \цдот \;Н}}{{3 \цдот В}}\)

То јест, притисак и запремина су повезани са варијаблама молекула (м и Н).

На основу горе наведеног, Максвел и Болцман предлажу математичку функцију која може да опише расподелу брзина гаса као функцију његове моларне масе и температуре. Треба напоменути да се до овог резултата долази из статистичке анализе, где све честице гаса немају исте брзине, свака има своју брзину, а из дистрибуције у кривој је могуће пронаћи вредност брзине пола. Коначно, каже се да је просечна брзина гаса:

\(в = \скрт {\фрац{{3\;Р\;Т}}{М}} \)

Где брзина зависи од апсолутне температуре (Т), моларне масе (М) и универзалне гасне константе (Р).

Тада се може протумачити да ако су различити гасови на истој температури, онај са већом моларном масом ће имати мању просечну брзину и обрнуто. Исто тако, ако је исти гас изложен двема различитим температурама, онај где је температура виша ће имати већу просечну брзину, као што се и очекује.

Концепт брзине је уско повезан са кинетичком енергијом гаса јер:

\(Ец = \фрац{1}{2}м{в^2}\)

Енергија честице је функција њене просечне брзине. Сада, за гас, према молекуларној кинетичкој теорији познато је да је просечна вредност дата са:

\(\оверлине {Ец} = \;\фрац{{3\;Р\;Т}}{2}\)

А зависи искључиво од температуре.

дифузија у гасовима

Када говоримо о гасовима, да бисмо их дефинисали, можемо поменути различита својства. На пример, можемо говорити о његовој густини, вискозности, притиску паре као ио многим другим варијаблама. Једна од њих (и веома важна) је дисеминација.

Дифузија је повезана са способношћу истих да се крећу у одређеној средини. Генерално, дифузија је повезана са „покретачким силама“ које омогућавају миграцију течности са једне стране на другу. На пример, дифузија гаса зависи од многих параметара, као што је да ли постоји разлика у притиску између тачака А и Б према којима се креће, или разлика у концентрацијама. Заузврат, то такође зависи од фактора као што су температура и моларна маса гаса, као што се види изнад.

На основу горе наведеног, Грахам је проучавао понашање гасова у смислу њихове дифузије и емулирао закон који утврђује да:

"При константном притиску и температури, стопе дифузије различитих гасова су обрнуто пропорционалне квадратном корену њихове густине." У математичком смислу то се изражава на следећи начин:

\(\фрац{{{в_1}}}{{{в_2}}} = \;\скрт {\фрац{{{\рхо _2}}}{{{\рхо _1}}}} \)

В1 и в2 су брзине гасова и \(\рхо \) њихове густине.

Ако математички радимо са претходним изразом добијамо:

\(\фрац{{{в_1}}}{{{в_2}}} = \;\скрт {\фрац{{{М_2}}}{{{М_1}}}} \)

Пошто су М1 и М2 моларне масе и, ако притисак и температура не варирају, однос између њих је идентичан односу између густина гасова.

Коначно, Грахамов закон изражава горе наведено у терминима времена дифузије. Ако узмемо у обзир да оба гаса морају да дифундују дуж исте дужине и брзином в1 и в2 која је претходно одређена, може се рећи да:

\(\фрац{{{т_1}}}{{{т_2}}} = \;\скрт {\фрац{{{М_2}}}{{{М_1}}}} \)

Коначно, можемо закључити да ће гас са већом моларном масом имати дуже време дифузије од гаса са нижом моларном масом, ако су оба подвргнута истим условима температуре и притиска.