Kinetická teorie

V fyzikální chemii, kinetická teorie plynů je teorie, která vysvětlí to macroscopic vlastnosti plynů zvážením jejich složení na molekulární úrovni.

Tabulka s obsahem

1 postuláty 2 tlak 3 teplota 4 vnější spojení

Postuláty

Základní principy kinetické teorie jsou dávány ve formě několika postulátů:

• Plyny jsou složeny z molekul v konstantě náhodný, pohyb. Dojemné částečky stále se srazí spolu navzájem a s zdemi nádoby.
• Kolize mezi molekulami plynu jsou pružné.
• Úplný objem molekul plynu je zanedbatelný se vyrovnal objemu nádoby.
• Síly přitažlivosti mezi molekulami jsou zanedbatelné.

Nahoře postuláty přesně popisují chování ideálních plynů. Skutečné plyny se blíží k ideality pod stavy nízké hustoty a vysokou horečkou.

Tlak

Tlak je vysvětlen kinetickou teorií jak se vynořit z vlivu vykonávaného srážkami molekul plynu se zdemi nádoby. Původ matematického výrazu pro tlak je dáván dole:

Zvažovat plyn s N molekuly, každý hmoty m, uzavřený v cuboidal kontejner hlasitosti V. Předpokládat, že molekula plynu se srazí se zdí nádoby, která je svislá k x koordinovat osu. Pak hybnost ztrácela částečkou a vyhrávala zdí je dáván

kde v_x je x-součást počáteční rychlosti částečky.
Nyní, síla je rychlost změny hybnosti. Částečka v úvaze se srazí se zdí jednou každý _x časové jednotky, kde l je délka nádoby. Proto síla náležitý k tomuto částečka je

a celková síla na zdi je

kde shrnutí je u konce všechny molekuly plynu v nádobě. Protože částečky se pohybují náhodně ve všech směrech, a protože v² = v_x² + v_y² + v_z² pro každou částečku, výraz pro celkovou sílu se stojí

Toto může být psáno jak

kde v_rms je kořenový střední čtverec rychlost plynu. Proto, tlak, síla na jednotkovou plochu, se rovná

kde je oblast zdi. Tak, my máme následující výraz pro tlak

Tento výsledek je zajímavý a významný, protože to líčí tlak, macroscopic vlastnictví, k průměru (translational) kinetická energie na molekulu (_rms²), který je mikroskopická vlastnost.

Teplota

Nahoře rovnice řekne nám že produkt tlaku a hlasitosti je úměrný průměru molekulární kinetická energie. Další, rovnice ideálního plynu řekne nám že tento produkt je úměrný absolutní teplotě. Dosazení dva spolu, my přijdeme k jednomu důležitému výsledku kinetické teorie: průměr molekulární kinetická energie je úměrná absolutní teplotě. Konstanta úměrnosti je 3/2 měří Boltzmann konstantu, který je poměr plynové konstanty k Avogadro číslu. Tento výsledek je příbuzný equipartition teorému.

Viz též:

• Maxwell-Boltzmann distribuce

Externí odkazy

• http://www.phys.virginia.edu/CLASSES/252/kinetic_theory. html kinetická teorie plynů - stručná recenze
• http://www.ucdsb.on.ca/tiss/stretton/chem1/gases9. html úvod do kinetické molekulární teorie plynů