Кінетична теорія газів

Кінетична теорія газів детально пояснити поведінку цих рідин, теоретичними процедурами, заснованими на постульованому описі газу та деяких припущеннях. Вперше ця теорія була запропонована Бернуллі в 1738 році, а згодом розширена та вдосконалена Клаузіусом, Максвеллом, Больцманом, ван дер Ваальсом та Джинсом.

Постулати кінетичної теорії газів

Основними постулатами цієї теорії є:

1. - Вважається, що Гази складаються з крихітних дискретних частинок, які називаютьсямолекули однакової маси та розміру в одному і тому ж газі, але різні для різних газів.

2. - Молекули контейнера знаходяться всередині хаотичний рух безперервно, під час якого вони стикаються між собою або зі стінками контейнера, де вони знаходяться.

3. - The бомбардування стінок посудини викликає тиск, тобто сила на одиницю площі, середнє значення зіткнень молекул.

4.- зіткнення молекул пружніІншими словами, поки тиск газу в ємності не змінюється з часом при будь-якій температурі та тиску, втрати енергії через тертя не відбуваються.

5. - The

Абсолютна температура - це величина, пропорційна Середній кінетичній енергії всіх молекул у системі.

6.- При відносно низькому тиску, середня відстань між молекулами велика порівняно з їх діаметрами, а отже, сили притягання, які залежать від молекулярного поділу, вважаються незначними.

7.- Нарешті, оскільки молекули малі порівняно з відстанню між ними, їх обсяг вважається незначним по відношенню до загального покриті.

Ігноруючи розмір молекул та їх взаємодію, як показують постулати 6 та 7, цей теоретичний трактат обмежується ідеальними газами.

Математичний аналіз цієї концепції газу приводить нас до фундаментальних висновків, які можна перевірити безпосередньо досвідом.

Фізичне пояснення кінетичної теорії газів

Припустимо, кубічний контейнер, заповнений n 'молекулами газу, усі рівні, з однаковою масою та швидкістю, m та u відповідно. Можна розкласти швидкість u на три складові вздовж осей x, y та z.

Якщо ми позначимо ці три компоненти u_х, або_Y, або_z, тоді:

або² = u_х² + u_Y² + u_z²

де ти² є середньоквадратичною швидкістю. Тепер ми приєднуємо до кожного з цих компонентів одну молекулу масою m, здатну рухатися незалежно в будь-якому з відповідних напрямків x, y, z.

Остаточний ефект від цих незалежних рухів досягається комбінуванням швидкостей відповідно до рівняння.

Припустимо, що молекула рухається в напрямку х вправо зі швидкістю u_х. Він зіткнеться з площиною і z з моментом mu_х, а оскільки зіткнення пружне, воно буде відскакувати зі швидкістю -u_х а імпульс -му_х.

Отже, варіація величини руху, або імпульсу, на молекулу та зіткнення у напрямку х дорівнює_х - (-му_х) = 2mu_х.

Перш ніж вдаритись об ту саму стіну знову, вам слід пройти туди-сюди до тієї, що перед вами. При цьому він проходить відстань 2l, де l - довжина краю куба. З цього ми випливаємо, що кількість зіткнень з правою стінкою молекули за одну секунду буде u_х/ 2л, тому зміна моменту в секунду і молекули буде коштувати:

(2mu_х) (або_х/ 2л) = мю_х²/ л

Такі ж зміни відбуваються для однієї і тієї ж молекули в площині yz, так що загальна зміна кількості руху на молекулу і секунди в напрямку х, вдвічі перевищує кількість, вказану в останній рівняння. Отож пояснюється:

Зміна моменту / секунда / молекула в напрямку х = 2 (мкм_х²/l)

Приклади газів, що вивчаються кінетичною теорією

1. Водень H
2. Гелій Він
3. Неон Не
4. Холодоагент 134а
5. Аміак NH₃
6. Вуглекислий газ CO₂
7. Чадний газ СО
8. Повітря
9. Нітроген N
10. Оксиген O