ทฤษฎีจลน์คืออะไร?

ทฤษฎีการเคลื่อนไหวเป็นทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับธรรมชาติของก๊าซทฤษฎีนี้มีหลายชื่อรวมถึงทฤษฎีจลน์ของแก๊ส, ทฤษฎีจลน์-โมเลกุล, ทฤษฎีการชนและทฤษฎีจลน์โมเลกุลของก๊าซมันอธิบายถึงสิ่งที่สังเกตได้และวัดได้หรือไม่เรียกว่า macroscopic คุณสมบัติของแก๊สในแง่ขององค์ประกอบและกิจกรรมของโมเลกุลในขณะที่ไอแซคนิวตันตั้งทฤษฎีว่าความดันของก๊าซเกิดจากการขับเคลื่อนแบบคงที่ระหว่างโมเลกุลทฤษฎีจลน์ถือว่าความดันเป็นผลมาจากการชนระหว่างโมเลกุล

ทฤษฎีจลน์ครั้งแรกก๊าซทำจากอนุภาคขนาดเล็กมากแต่ละอันมีมวลที่ไม่เป็นศูนย์เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องในลักษณะสุ่มจำนวนโมเลกุลในตัวอย่างก๊าซจะต้องมีขนาดใหญ่พอสำหรับการเปรียบเทียบทางสถิติ

ทฤษฎีจลน์ศาสตร์สันนิษฐานว่าโมเลกุลของก๊าซนั้นเป็นทรงกลมและยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์ในการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในความเร็วปริมาตรทั้งหมดของโมเลกุลก๊าซมีความสำคัญเล็กน้อยเมื่อเทียบกับปริมาตรรวมของภาชนะบรรจุซึ่งหมายความว่ามีช่องว่างที่เพียงพอระหว่างโมเลกุลนอกจากนี้เวลาระหว่างการชนของโมเลกุลแก๊สกับผนังภาชนะมีความสัมพันธ์เล็กน้อยกับเวลาระหว่างการชนกับโมเลกุลอื่น ๆทฤษฎีเพิ่มเติมขึ้นอยู่กับข้อสันนิษฐานว่าผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพหรือควอนตัมใด ๆ มีความสำคัญเล็กน้อยและผลกระทบใด ๆ ของอนุภาคก๊าซที่มีต่อกันและกันนั้นมีความสำคัญน้อยมากยกเว้นแรงที่กระทำโดยการชนอุณหภูมิเป็นเพียงปัจจัยเดียวที่มีผลต่อพลังงานจลน์โดยเฉลี่ยหรือพลังงานเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคก๊าซ

สมมติฐานเหล่านี้จะต้องได้รับการรักษาเพื่อให้สมการของทฤษฎีจลน์ก๊าซที่เติมเต็มสมมติฐานทั้งหมดเหล่านี้เป็นเอนทิตีทางทฤษฎีที่เรียบง่ายที่เรียกว่าก๊าซในอุดมคติก๊าซจริงมักจะมีพฤติกรรมคล้ายกันมากพอที่จะเป็นก๊าซในอุดมคติสำหรับสมการจลน์ที่มีประโยชน์ แต่แบบจำลองนั้นไม่แม่นยำอย่างสมบูรณ์แบบ

ทฤษฎีจลน์จลน์กำหนดความดันเมื่อแรงกระทำโดยโมเลกุลของก๊าซขณะที่พวกเขาชนกับผนังภาชนะความดันคำนวณเป็นแรงต่อพื้นที่หรือ p ' f/aแรงคือผลผลิตของจำนวนโมเลกุลก๊าซ, N, มวลของแต่ละโมเลกุล, M, และสี่เหลี่ยมจัตุรัสของความเร็วเฉลี่ย, V

2 RMS _{ทั้งหมดหารด้วยความยาวสามเท่าของภาชนะ 3Lดังนั้นเราจึงมีสมการต่อไปนี้สำหรับแรง: F ' NMV} 2 RMS _{/3Lตัวย่อ, RMS หมายถึงราก-ค่าเฉลี่ยสแควร์ค่าเฉลี่ยของความเร็วของอนุภาคทั้งหมด}

สมการสำหรับความดันคือ p ' nmv

2 rms _{/3alเนื่องจากพื้นที่คูณด้วยความยาวเท่ากับปริมาตร V สมการนี้สามารถทำให้ง่ายขึ้นเป็น p ' nmv} 2 rms _{/3vผลิตภัณฑ์ของความดันและปริมาตร PV เท่ากับสองในสามของพลังงานจลน์ทั้งหมดหรือ k ช่วยให้ได้มาของคุณสมบัติ macroscopic จากกล้องจุลทรรศน์หนึ่ง}

ส่วนสำคัญของทฤษฎีจลน์สัดส่วนกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ของก๊าซพลังงานจลน์เท่ากับผลิตภัณฑ์ของอุณหภูมิสัมบูรณ์ T และค่าคงที่ Boltzman, K

B _{คูณด้วย 3/2;K ' 3TK} B _{/2ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้นพลังงานจลน์จะเพิ่มขึ้นและไม่มีปัจจัยอื่นใดที่มีผลต่อพลังงานจลน์}