Кинетическая молекулярная теория газов

кинетическая теория газов это научная модель, которая объясняет физическое поведение газа как движение молекулярных частиц, составляющих газ. В этой модели субмикроскопические частицы (атомы или молекулы), составляющие газ, постоянно движутся в случайное движение, постоянно сталкивающееся не только друг с другом, но и со сторонами любого контейнера, в котором находится газ в. Именно это движение приводит к физическим свойствам газа, таким как тепло и давление.

Кинетическая теория газов также называется просто кинетическая теория, или кинетическая модель, или кинетическо-молекулярная модель. Он также может быть применен во многих отношениях как к жидкости, так и к газу. (Пример Броуновское движение, обсуждается ниже, применяет кинетическую теорию к жидкостям.)

Греческий философ Лукреций был сторонником ранней формы атомизма, хотя это было в значительной степени в течение нескольких веков отбрасывались в пользу физической модели газов, построенной на неатомной работе из

Работа Даниэля Бернулли представила кинетическую теорию европейской аудитории с его публикацией 1738 года Гидродинамику. В то время даже такие принципы, как сохранение энергии, не были установлены, и поэтому многие его подходы не получили широкого распространения. В течение следующего столетия, кинетическая теория стала более широко принятой среди ученых, как часть растущей тенденции к ученым, принимающим современный взгляд на материю, состоящую из атомов.

Один из линчпинов, экспериментально подтверждающий кинетическую теорию и общий атомизм, был связан с броуновским движением. Это движение крошечной частицы, взвешенной в жидкости, которая под микроскопом, кажется, случайно дергается. В известной статье 1905 года Альберт Эйнштейн объяснил броуновское движение в терминах случайных столкновений с частицами, составляющими жидкость. Эта статья была результатом Эйнштейна докторская диссертация работа, где он создал диффузионную формулу, применяя статистические методы к проблеме. Аналогичный результат независимо выполнил польский физик Мариан Смолуховский, опубликовавший свою работу в 1906 году. Вместе эти приложения кинетической теории прошли долгий путь, чтобы поддержать идею, что жидкости и газы (и, вероятно, также твердые вещества) состоят из крошечных частиц.

Кинетическая теория включает в себя ряд предположений, которые фокусируются на возможности говорить о идеальный газ.

• Молекулы рассматриваются как точечные частицы. В частности, одним из следствий этого является то, что их размер чрезвычайно мал по сравнению со средним расстоянием между частицами.
• Количество молекул (N) очень велико, поскольку отслеживание поведения отдельных частиц невозможно. Вместо этого применяются статистические методы для анализа поведения системы в целом.
• Каждая молекула считается идентичной любой другой молекуле. Они взаимозаменяемы с точки зрения их различных свойств. Это снова помогает поддержать идею о том, что отдельные частицы не нужно отслеживать, и что статистические методы теории достаточны для того, чтобы прийти к выводам и предсказаниям.
• Молекулы находятся в постоянном, случайном движении. Они подчиняются Законы движения Ньютона.
• Столкновения между частицами, а также между частицами и стенками контейнера для газа, прекрасно упругие столкновения.
• Стенки контейнеров с газами рассматриваются как совершенно жесткие, не движущиеся и бесконечно массивные (по сравнению с частицами).

Результатом этих предположений является то, что у вас есть газ внутри контейнера, который перемещается случайным образом внутри контейнера. Когда частицы газа сталкиваются со стороной контейнера, они отскакивают от стороны контейнера в идеально упругое столкновение, что означает, что если они ударяются под углом 30 градусов, они отскакивают под углом 30 градусов угол. Компонент их скорости, перпендикулярный стороне контейнера, меняет направление, но сохраняет ту же величину.

Кинетическая теория газов важна тем, что приведенные выше допущения приводят нас к выводу закона идеального газа или уравнения идеального газа, связывающего давление (п), объем (В) и температура (T), в терминах постоянной Больцмана (К) и количество молекул (N). Полученное уравнение идеального газа имеет вид:

мкВ = NkT