Co je kinetická teorie?

Kinetická teorie je vědecká teorie týkající se povahy plynů. Teorie prochází mnoha jmény, včetně kinetické teorie plynů, kineticky molekulární teorie, teorie kolize a kineticky molekulární teorie plynů. Vysvětluje pozorovatelné a měřitelné, také nazývané makroskopické vlastnosti plynů z hlediska jejich molekulárního složení a aktivity. Zatímco Isaac Newton teoretizoval, že tlak plynu je způsoben statickým odporem mezi molekulami, kinetická teorie tvrdí, že tlak je výsledkem kolizí mezi molekulami.

Kinetická teorie vytváří řadu předpokladů. Nejprve je plyn vyroben z velmi malých částic, z nichž každá má nenulovou hmotu, neustále se pohybuje náhodně. Počet molekul ve vzorku plynu musí být dostatečně velký pro statistické srovnání.

Kinetická teorie předpokládá, že plynové molekuly jsou dokonale sférické a ELASTIC, a že jejich srážky se stěnami jejich kontejneru jsou také elastické, což znamená, že nevedou ke změně rychlosti. Celkový objem molekul plynu je ve srovnání s celkovým objemem jejich kontejneru zanedbatelný, což znamená, že mezi molekulami existuje dostatek prostoru. Kromě toho je čas během srážky molekuly plynu se stěnou kontejneru zanedbatelný ve vztahu k době mezi kolizemi s jinými molekulami. Teorie se dále spoléhá na předpoklad, že jakékoli relativistické nebo kvantově mechanické účinky jsou zanedbatelné a že jakékoli účinky plynových částic na sebe jsou zanedbatelné, s výjimkou síly vyvíjené kolizemi. Teplota je jediným faktorem ovlivňujícím průměrnou kinetickou energii nebo energii v důsledku pohybu plynových částic.

Tyto předpoklady musí být udržovány, aby rovnice kinetické teorie fungovaly. Plyn, který naplňuje všechny tyto předpoklady, je zjednodušená teoretickáentita známá jako ideální plyn. Skutečné plyny se obvykle chovají natolik, aby byly užitečné ideální plyny pro kinetické rovnice, ale model není dokonale přesný.

Kinetická teorie definuje tlak jako sílu vyvíjenou molekulami plynu, když se srazily se stěnou kontejneru. Tlak se počítá jako síla na plochu nebo p = f/a. Síla je produktem počtu molekul plynu, n, hmotnosti každé molekuly, m a čtverce jejich průměrné rychlosti, v 2 _rms , vše děleno trojnásobnou délkou nádoby, 3l. Proto máme následující rovnici pro sílu: f = nmv ² rms /3l. Zkratka, RMS, znamená kořenovou střední kvadrát, průměr rychlosti všech částic.

4 Protože oblast vynásobená délkou je rovná objemu, V, lze tuto rovnici zjednodušit jako P = NMV ² RMS /3V. Produkt tlaku a objemu,PV se rovná dvě třetiny celkové kinetické energie nebo k, což umožňuje odvození makroskopických vlastností z mikroskopického.

Důležitou součástí kinetické teorie je to, že kinetická energie se liší v přímém poměru k absolutní teplotě plynu. Kinetická energie se rovná produktu absolutní teploty, T a Boltzmanovy konstanty, k b , vynásobené 3/2; K = 3tk _b /2. Proto, kdykoli je zvýšena teplota, je zvýšena kinetická energie a žádné další faktory nemají vliv na kinetickou energii.