Was ist die kinetische Theorie?

Kinetische Theorie ist eine wissenschaftliche Theorie bezüglich der Natur der Gase.Die Theorie enthält viele Namen, einschließlich der kinetischen Theorie der Gase, der kinetisch-molekularen Theorie, der Kollisionstheorie und der kinetisch-molekularen Theorie von Gasen.Es erklärt die beobachtbare und messbare, auch makroskopische Eigenschaften von Gasen in Bezug auf ihre molekulare Zusammensetzung und Aktivität.Während Isaac Newton theoretisierte, dass der Druck eines Gases auf statische Abstoßung zwischen Molekülen zurückzuführen ist, ist die kinetische Theorie der Ansicht, dass Druck das Ergebnis von Kollisionen zwischen Molekülen ist.

Die kinetische Theorie macht eine Reihe von Annahmen über Gase.Zunächst besteht ein Gas aus sehr kleinen Partikeln, die jeweils mit Masse ungleich Null bewegt werden und sich ständig auf zufällige Weise bewegt.Die Anzahl der Moleküle in einer Gasprobe muss für den statistischen Vergleich groß genug sein. Die kinetische Theorie geht davon ausin jeder Änderung der Geschwindigkeit.Das Gesamtvolumen von Gasmolekülen ist im Vergleich zum Gesamtvolumen ihres Behälters vernachlässigbar, was bedeutet, dass zwischen den Molekülen ausreichend Platz besteht.Darüber hinaus ist die Zeit während der Kollision eines Gasmoleküls mit der Behälterwand in Bezug auf die Zeit zwischen Kollisionen mit anderen Molekülen vernachlässigbar.Die Theorie beruht ferner auf der Annahme, dass relativistische oder quantenmechanische Effekte vernachlässigbar sind und dass alle Auswirkungen der Gaspartikel aufeinander vernachlässigbar sind, mit Ausnahme der durch Kollisionen ausgeübten Kraft.Die Temperatur ist der einzige Faktor, der die durchschnittliche kinetische Energie oder Energie aufgrund der Bewegung der Gaspartikel beeinflusst.

Diese Annahmen müssen aufrechterhalten werden, damit die Gleichungen der kinetischen Theorie funktionieren.Ein Gas, das all diese Annahmen erfüllt, ist eine vereinfachte theoretische Einheit, die als ideales Gas bekannt ist.Reale Gase verhalten sich normalerweise ähnlich genug wie ideale Gase, damit kinetische Gleichungen nützlich sind. Das Modell ist jedoch nicht perfekt genau.Druck wird als Kraft pro Fläche berechnet oder p ' f/a.Die Kraft ist das Produkt der Anzahl der Gasmoleküle, n, der Masse jedes Moleküls m und des Quadrats ihrer Durchschnittsgeschwindigkeit, V

2

rms

, die alle durch die dreimalige Länge des Behälters geteilt sind, 3L.Daher haben wir die folgende Gleichung für Kraft: f ' nmv ² _rms /3l.Die Abkürzung, RMS, steht für Wurzel-Mittelwerte, ein Durchschnitt der Geschwindigkeit aller Partikel. Die Gleichung für den Druck beträgt p ' nmv ₂

rms

/3al.Da die Fläche multipliziert mit der Länge gleich dem Volumen ist, kann diese Gleichung als p ' nmv ² _rms /3V vereinfacht werden.Das Produkt von Druck und Volumen, PV, entspricht zwei Dritteln der gesamten kinetischen Energie oder K, was die Ableitung makroskopischer Eigenschaften von einem mikroskopischen Abgang ermöglicht. Ein wichtiger Teil der kinetischen Theorie ist, dass die kinetische Energie in direktem variiertAnteil zur absoluten Temperatur eines Gases.Die kinetische Energie entspricht dem Produkt der absoluten Temperatur, T und der Boltzman -Konstante, K _B , multipliziert mit 3/2;K ' 3TK

B

/2.Daher wird die kinetische Energie erhöht, wenn die Temperatur erhöht wird, und keine anderen Faktoren wirken sich auf die kinetische Energie aus.