Co to jest teoria kinetyczna?

Teoria kinetyczna jest teorią naukową dotyczącą natury gasów.Teoria ma wiele nazw, w tym kinetyczną teorię gassów, teorię cząsteczkową kinetyczną, teorię zderzenia i kinetyczną teorię gazów.Wyjaśnia obserwowalne i mierzalne, zwane także makroskopowymi właściwościami gass pod względem ich składu i aktywności molekularnej.Podczas gdy Izaak Newton wysuwał, że ciśnienie gazu wynika z statycznego odpychania między cząsteczkami, teoria kinetyczna utrzymuje, że ciśnienie jest wynikiem zderzeń między cząsteczkami.

Teoria kinetyczna przyznaje wiele założeń dotyczących gasów.Po pierwsze, gaz wykonany jest z bardzo małych cząstek, każda o niezerowej masie, nieustannie porusza się losowo.Liczba cząsteczek w próbce gazowej musi być wystarczająco duża do porównania statystycznego.

Teoria kinetyczna zakłada, że cząsteczki gazowe są idealnie sferyczne i elastyczne, a ich zderzenia ze ścianami ich pojemnikaw każdej zmianie prędkości.Całkowita objętość cząsteczek gazu jest nieistotna w porównaniu z całkowitą objętością ich pojemnika, co oznacza, że między cząsteczkami jest wystarczająca przestrzeń.Ponadto czas podczas zderzenia cząsteczki gazowej ze ścianą pojemnika jest nieistotny w związku z czasem kolizji z innymi cząsteczkami.Teoria opiera się ponadto na założeniu, że wszelkie efekty relatywistyczne lub kwantowo-mechaniczne są nieistotne i że wszelkie skutki cząstek gazu na siebie są znikome, z wyjątkiem siły wywieranej przez kolizje.Temperatura jest jedynym czynnikiem wpływającym na średnią energię kinetyczną lub energię z powodu ruchu cząstek gazu.

Założenia te należy zachować, aby równania teorii kinetycznej działają.Gaz wypełniający wszystkie te założenia jest uproszczoną jednostką teoretyczną znaną jako gaz idealny.Realne gazy zwykle zachowują się wystarczająco podobnie do idealnych gazów, aby równania kinetyczne były przydatne, ale model nie jest doskonale dokładny. Teoria kinetyczna określa ciśnienie jako siłę wywieraną przez cząsteczki gazu, gdy zderzają się ze ścianą pojemnika.Ciśnienie jest obliczane jako siła na obszar lub p ' f/a.Siła jest wynikiem liczby cząsteczek gazu, n, masy każdej cząsteczki, M, i kwadratu ich średniej prędkości, V

2

^RMS , wszystkie podzielone przez trzykrotnie długość pojemnika, 3L.Dlatego mamy następujące równanie dla siły: f ' nmv ₂ ^rms /3l.Skrócenie, RMS, oznacza kwadrat średniej, średnią prędkości wszystkich cząstek. Równanie ciśnienia wynosi p ' nmv

2

^RMS /3al.Ponieważ powierzchnia pomnożona przez długość jest równa objętości, V, równanie to można uprościć jako p ' nmv ₂ ^rms /3v.Produkt ciśnienia i objętości, PV, jest równy dwóch trzecich, całkowitą energię kinetyczną lub k, umożliwiając wyprowadzenie właściwości makroskopowych z mikroskopijnej. Ważną częścią teorii kinetycznej jest to, że energia kinetyczna różni się w bezpośrednimproporcja do bezwzględnej temperatury gazu.Energia kinetyczna jest równa iloczynowi temperatury bezwzględnej, T i stałej Boltzman, K

B

, pomnożonej przez 3/2;K ' 3TK _B /2.Dlatego, gdy temperatura rośnie, energia kinetyczna rośnie i żadne inne czynniki nie mają wpływu na energię kinetyczną.