Lý thuyết động học là gì?
Lý thuyết động học là một lý thuyết khoa học liên quan đến bản chất của khí.Lý thuyết đi theo nhiều tên, bao gồm lý thuyết động học của khí, lý thuyết phân tử động học, lý thuyết va chạm và lý thuyết phân tử động học về khí.Nó giải thích các tính chất có thể quan sát được và có thể đo lường được, còn được gọi là các đặc tính vĩ mô, của các khí theo thành phần và hoạt động phân tử của chúng.Trong khi Isaac Newton đưa ra giả thuyết rằng áp suất của khí là do lực đẩy tĩnh giữa các phân tử, lý thuyết động học cho rằng áp lực là kết quả của sự va chạm giữa các phân tử. Lý thuyết động học đưa ra một số giả định về khí.Đầu tiên, một loại khí được làm bằng các hạt rất nhỏ, mỗi hạt có khối lượng khác không, liên tục di chuyển một cách ngẫu nhiên.Số lượng các phân tử trong mẫu khí phải đủ lớn để so sánh thống kê. Lý thuyết động học giả định rằng các phân tử khí là hoàn hảo hình cầu và đàn hồi, và sự va chạm của chúng với các bức tường của thùng chứa cũng có nghĩa là chúng không dẫn đếntrong bất kỳ thay đổi về vận tốc.Tổng khối lượng các phân tử khí là không đáng kể so với tổng thể tích của thùng chứa của chúng, có nghĩa là có không gian rộng rãi giữa các phân tử.Ngoài ra, thời gian trong quá trình va chạm của một phân tử khí với thành thùng chứa không đáng kể trong mối quan hệ giữa thời gian va chạm với các phân tử khác.Lý thuyết dựa trên giả định rằng bất kỳ tác động tương đối hoặc cơ học lượng tử nào cũng không đáng kể và bất kỳ tác động nào của các hạt khí đối với nhau đều không đáng kể, ngoại trừ lực do va chạm.Nhiệt độ là yếu tố duy nhất ảnh hưởng đến động năng trung bình, hoặc năng lượng do chuyển động của các hạt khí. Các giả định này phải được duy trì để các phương trình của lý thuyết động học hoạt động.Một loại khí hoàn thành tất cả các giả định này là một thực thể lý thuyết đơn giản hóa được gọi là một loại khí lý tưởng.Các khí thực thường hoạt động tương tự đủ với các khí lý tưởng cho các phương trình động học là hữu ích, nhưng mô hình không hoàn toàn chính xác. Lý thuyết động học xác định áp lực khi lực tác dụng bởi các phân tử khí khi chúng va chạm với thành thùng chứa.Áp suất được tính là lực trên mỗi diện tích, hoặc p ' f/a.Lực là sản phẩm của số lượng phân tử khí, N, khối lượng của mỗi phân tử, M và bình phương vận tốc trung bình của chúng, V
2 rms
, tất cả đều chia cho chiều dài ba lần của container, 3L.Do đó, chúng ta có phương trình sau cho lực: F ' NMV2 rms
/3L.Viết tắt, RMS, là viết tắt của bình phương trung bình, trung bình của vận tốc của tất cả các hạt. Phương trình cho áp suất là p ' nmv2 rms
/3Al.Vì diện tích nhân với chiều dài bằng khối lượng, V, phương trình này có thể được đơn giản hóa như P ' NMV2 RMS
/3V.Sản phẩm của áp suất và thể tích, PV, bằng hai phần ba tổng năng lượng, hoặc K, cho phép dẫn xuất các tính chất vĩ mô từ một cái vi mô.Tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí.Năng lượng động học bằng với sản phẩm của nhiệt độ tuyệt đối, t và hằng số Boltzman, KB, nhân với 3/2;K ' 3TK B /2.Do đó, bất cứ khi nào nhiệt độ tăng lên, động năng được tăng lên và không có yếu tố nào khác có ảnh hưởng đến động năng.