Hvad er kinetisk teori?
Kinetisk teori er en videnskabelig teori om arten af gasser.Teorien går under mange navne, herunder den kinetiske teori om gasser, kinetisk-molekylær teori, kollisionsteori og den kinetiske molekylære teori om gasser.Det forklarer de observerbare og målbare, også kaldet makroskopiske egenskaber ved gasser med hensyn til deres molekylære sammensætning og aktivitet.Mens Isaac Newton teoretiserede, at presset fra en gas skyldes statisk frastødelse mellem molekyler, hævder den kinetiske teori, at pres er resultatet af kollisioner mellem molekyler.
Den kinetiske teori gør en række antagelser om gasser.Først er en gas lavet af meget små partikler, hver med ikke-nul masse, der konstant bevæger sig på en tilfældig måde.Antallet af molekyler i en gasprøve skal være stort nok til statistisk sammenligning.
Kinetisk teori antager, at gasmolekyler er perfekt sfæriske og elastiske, og at deres kollisioner med væggene i deres beholder også er elastisk, hvilket betyder, at de ikke resultereri enhver ændring i hastighed.Det samlede volumen af gasmolekyler er ubetydelig sammenlignet med det samlede volumen af deres beholder, hvilket betyder, at der er rigelig plads mellem molekylerne.Derudover er tiden under kollisionen af et gasmolekyle med containervæggen ubetydelig i forhold til tiden mellem kollisioner med andre molekyler.Teorien er endvidere afhængig af antagelsen om, at eventuelle relativistiske eller kvantemekaniske virkninger er ubetydelige, og at alle effekter af gaspartiklerne på hinanden er ubetydelige, med undtagelse af den kraft, der udøves af kollisioner.Temperatur er den eneste faktor, der påvirker den gennemsnitlige kinetiske energi eller energi på grund af bevægelse af gaspartiklerne.
Disse antagelser skal opretholdes for at ligningerne af kinetisk teori kan fungere.En gas, der opfylder alle disse antagelser, er en forenklet teoretisk enhed kendt som en ideel gas.Ægte gasser opfører sig normalt på samme måde nok til at ideelle gasser til kinetiske ligninger kan være nyttige, men modellen er ikke helt nøjagtig.
Kinetisk teori definerer tryk som den kraft, der udøves af gasmolekyler, når de kolliderer med containervæggen.Tryk beregnes som kraften pr. Område eller p ' f/a.Force er produktet af antallet af gasmolekyler, n, massen af hvert molekyle, m og kvadratet af deres gennemsnitlige hastighed, v 2 rms , alle divideret med tre gange længden af beholderen, 3L.Derfor har vi følgende ligning for kraft: F ' NMV 2 RMS /3L.Forkortelsen, RMS, står for rod-middel-kvadrat, et gennemsnit af hastigheden for alle partiklerne.
Ligningen for tryk er P ' NMV 2 RMS /3AL.Da område ganget med længde er lig med volumen, kan denne ligning forenkles som p ' nmv 2 rms /3V.Produktet af tryk og volumen, PV, er lig med to tredjedele af den samlede kinetiske energi eller k, hvilket tillader afledningen af makroskopiske egenskaber fra en mikroskopisk en.
En vigtig del af den kinetiske teori er, at kinetisk energi varierer iproportioner med den absolutte temperatur på en gas.Kinetisk energi er lig med produktet af den absolutte temperatur, T og Boltzman -konstanten, K B , ganget med 3/2;K ' 3tk B /2.Derfor, når temperaturen øges, øges kinetisk energi, og ingen andre faktorer har indflydelse på kinetisk energi.