Vad är kinetisk teori?
Kinetisk teori är en vetenskaplig teori om gasens natur.Teorin går med många namn, inklusive den kinetiska teorin om gaser, kinetisk molekylär teori, kollisionsteori och den kinetiska molekylära teorin om gaser.Det förklarar den observerbara och mätbara, även kallade makroskopiska, egenskaper hos gaser när det gäller deras molekylkomposition och aktivitet.Medan Isaac Newton teoretiserade att trycket på en gas beror på statisk avstötning mellan molekyler, anser den kinetiska teorin att trycket är resultatet av kollisioner mellan molekyler.
Den kinetiska teorin gör ett antal antaganden om gaser.Först är en gas tillverkad av mycket små partiklar, var och en med massa som inte är noll, som ständigt rör sig på ett slumpmässigt sätt.Antalet molekyler i ett gasprov måste vara tillräckligt stort för statistisk jämförelse.
Kinetisk teori antar att gasmolekyler är perfekt sfäriska och elastiska, och att deras kollisioner med väggarna i deras behållare också är elastiska, vilket innebär att de inte resulterari alla förändringar i hastighet.Den totala volymen av gasmolekyler är försumbar jämfört med den totala volymen för deras behållare, vilket innebär att det finns gott om utrymme mellan molekylerna.Dessutom är tiden under kollisionen av en gasmolekyl med containerväggen försumbar i samband med tiden mellan kollisioner med andra molekyler.Teorin förlitar sig vidare på antagandet att alla relativistiska eller kvantmekaniska effekter är försumbara, och att alla effekter av gaspartiklarna på varandra är försumbara, med undantag för kraften som utövas av kollisioner.Temperatur är den enda faktorn som påverkar den genomsnittliga kinetiska energin, eller energi på grund av rörelse, av gaspartiklarna.
Dessa antaganden måste upprätthållas för att ekvationerna i kinetisk teori ska fungera.En gas som uppfyller alla dessa antaganden är en förenklad teoretisk enhet som kallas en idealisk gas.Verkliga gaser uppför sig vanligtvis på samma sätt som idealiska gaser för att kinetiska ekvationer ska vara användbara, men modellen är inte helt korrekt.
Kinetisk teori definierar tryck som kraften som utövas av gasmolekyler när de kolliderar med behållarväggen.Trycket beräknas som kraften per område, eller p ' f/a.Kraft är produkten av antalet gasmolekyler, n, massan för varje molekyl, m och kvadratet för deras genomsnittliga hastighet, v 2 rms , alla uppdelade med tre gånger längden på behållaren, 3L.Därför har vi följande ekvation för kraft: f ' nmv 2 rms /3l.Förkortningen, RMS, står för rot-medel-kvadrat, i genomsnitt hastigheten för alla partiklar.
Ekvationen för tryck är p ' nmv 2 rms /3Al.Eftersom området multiplicerat med längden är lika med volymen, kan denna ekvation förenklas som p ' nmv 2 rms /3V.Produkten av tryck och volym, PV, är lika med två tredjedelar av den totala kinetiska energin, eller K, vilket tillåter härledningen av makroskopiska egenskaper från en mikroskopisk.
En viktig del av den kinetiska teorin är att kinetisk energi varierar i direktproportion till den absoluta temperaturen på en gas.Kinetisk energi är lika med produkten från den absoluta temperaturen, T och Boltzman -konstanten, K B , multiplicerad med 3/2;K ' 3TK B /2.Därför ökas kinetisk energi när temperaturen ökas och inga andra faktorer påverkar kinetisk energi.