Kinetik Moleküler Gaz Teorisi

gazların kinetik teorisi "Gaz" terimi, gazı oluşturan moleküler parçacıkların hareketi olarak bir gazın fiziksel davranışını açıklayan bilimsel bir modeldir. Bu modelde, gazı oluşturan submikroskopik parçacıklar (atomlar veya moleküller) sürekli olarak rastgele hareket, sadece birbirleriyle değil, aynı zamanda gazın olduğu herhangi bir kabın yanlarıyla da çarpışıyor içinde. Isı ve gaz gibi gazın fiziksel özelliklerine yol açan bu harekettir. basınç.

Gazların kinetik teorisine sadece Kinetik teori, ya da kinetik model, ya da kinetik-moleküler model. Aynı zamanda sıvıların yanı sıra gaza da birçok şekilde uygulanabilir. (Örneği Brown hareketi, aşağıda tartışıldığı gibi, kinetik teori akışkanlara uygulanır.)

Yunan filozofu Lucretius, atomizmin erken bir formunun savunucusuydu, ancak bu büyük ölçüde atomik olmayan iş üzerine inşa edilmiş fiziksel bir gaz modeli lehine birkaç yüzyıl boyunca atıldı nın-nin Aristo. Küçük parçacıklar gibi bir madde teorisi olmadan, kinetik teori bu Aristo-çerçeve çerçevesinde gelişmemiştir.

Daniel Bernoulli'nin çalışması, kinetik teoriyi Avrupalı ​​bir izleyiciye sundu. Hidrodinamik. O zamanlar, enerjinin korunması gibi ilkeler bile oluşturulmamıştı ve bu nedenle yaklaşımlarının çoğu yaygın olarak benimsenmedi. Önümüzdeki yüzyıl boyunca, kinetik teori, bilimden, atomlardan oluşan maddenin modern görüşünü benimseyen bilim adamlarına doğru artan bir eğilimin bir parçası olarak, daha yaygın olarak benimsenmiştir.

Kinetik teoriyi ve atomizmi deneysel olarak doğrulayan linçpinlerden biri genel olarak Brownian hareketi ile ilgiliydi. Bu, bir mikroskop altında rasgele sarsılan görünen bir sıvı içinde asılı küçük bir parçacığın hareketidir. Ünlü bir 1905 makalesinde, Albert Einstein Brownian hareketini sıvıyı oluşturan parçacıklarla rastgele çarpışmalar açısından açıkladı. Bu yazı Einstein'ın sonucuydu doktora tezi burada problem için istatistiksel yöntemler uygulayarak bir difüzyon formülü oluşturdu. Benzer bir sonuç, 1906'da çalışmalarını yayınlayan Polonyalı fizikçi Marian Smoluchowski tarafından bağımsız olarak gerçekleştirildi. Kinetik teorinin bu uygulamaları birlikte, sıvıların ve gazların (ve muhtemelen katıların) küçük parçacıklardan oluştuğu fikrini desteklemek için uzun bir yol kat etti.

Kinetik teori, bir konu hakkında konuşabilmeye odaklanan bir dizi varsayımı içerir. Ideal gaz.

• Moleküller nokta parçacıkları olarak işlem görür. Özellikle, bunun bir sonucu, boyutlarının parçacıklar arasındaki ortalama mesafeye kıyasla son derece küçük olmasıdır.
• Molekül sayısı (N-), parçacık davranışlarının izlenmesinin mümkün olmadığı ölçüde çok büyüktür. Bunun yerine, sistemin bir bütün olarak davranışını analiz etmek için istatistiksel yöntemler uygulanır.
• Her molekül diğer herhangi bir moleküle özdeş olarak işlem görür. Çeşitli özellikleri bakımından birbirlerinin yerine kullanılabilirler. Bu, tek tek parçacıkların takip edilmesi gerekmediği ve teorinin istatistiksel yöntemlerinin sonuçlara ve tahminlere ulaşmak için yeterli olduğu fikrini desteklemeye yardımcı olur.
• Moleküller sürekli, rastgele hareket halindedir. İtaat ediyorlar Newton'un hareket yasaları.
• Parçacıklar arasında ve gaz için bir kabın parçacıkları ve duvarları arasındaki çarpışmalar mükemmeldir. elastik çarpışmalar.
• Gaz kaplarının duvarları mükemmel bir şekilde rijit olarak işlem görür, hareket etmez ve sonsuz miktarda masiftir (parçacıklara kıyasla).

Bu varsayımların sonucu, bir konteyner içinde, konteynerin içinde rastgele hareket eden bir gazınızın bulunmasıdır. Gaz parçacıkları kabın yanıyla çarpıştığında, kabın yanından bir mükemmel elastik çarpışma, yani 30 derecelik bir açıyla vururlarsa, 30 derecelik açıyla sıçrarlar açı. Hızlarının kabın yanına dik bileşeni, yön değiştirir, ancak aynı büyüklüğü korur.

Gazların kinetik teorisi önemlidir, çünkü yukarıdaki varsayımlar bir dizi bizi basınçla ilişkilendiren ideal gaz yasasını veya ideal gaz denklemini türetmeye yönlendirir (p), Ses (V) ve sıcaklık (T), Boltzmann sabiti açısından (k) ve molekül sayısı (N-). Ortaya çıkan ideal gaz denklemi:

pV = NKT