運動論とは何ですか？

運動論は、気体の性質に関する科学的理論です。 この理論は、気体の運動理論、運動分子理論、衝突理論、気体の運動分子理論など、多くの名前で呼ばれています。 ガスの分子組成と活性の観点から、肉眼で見ることもできる、観察可能で測定可能な特性を説明しています。 アイザック・ニュートンは、気体の圧力は分子間の静的反発によるものであると理論付けましたが、速度論は圧力は分子間の衝突の結果であると考えています。

運動論は、気体について多くの仮定を立てています。 まず、気体は非常に小さな粒子で構成されており、各粒子は質量がゼロではなく、常にランダムに動いています。 気体試料中の分子の数は、統計的比較に十分な大きさでなければなりません。

運動論は、気体分子が完全に球形で弾性であり、容器の壁との衝突も弾性であると仮定しています。つまり、速度の変化はありません。 気体分子の総体積は、容器の総体積と比較して無視できるほど小さいため、分子間に十分なスペースがあります。 さらに、ガス分子が容器の壁に衝突する時間は、他の分子と衝突する時間との関係で無視できます。 理論はさらに、相対論的または量子力学的効果は無視でき、衝突による力を除いて、ガス粒子同士の影響は無視できるという仮定に依存しています。 温度は、気体粒子の平均運動エネルギー、または運動によるエネルギーに影響する唯一の要因です。

運動論の方程式が機能するためには、これらの仮定を維持する必要があります。 これらのすべての前提を満たすガスは、理想的なガスとして知られる単純化された理論上の存在です。 実際の気体は、通常、運動方程式が役立つ理想的な気体と同様に振る舞いますが、モデルは完全に正確ではありません。

運動論では、圧力が気体分子が容器の壁に衝突する際に気体分子が及ぼす力として定義されます。 圧力は、面積あたりの力、またはP = F / Aとして計算されます。 力は、気体分子の数N、各分子の質量m、および平均速度の² _乗rmsの積を、すべて容器の長さ3lの3倍で割った積です。 したがって、次の力の式があります：F = Nmv ² _rms / 3l。 略語rmsは、すべての粒子の速度の平均である二乗平均平方根を表します。

圧力の式は、P = Nmv ² _rms / 3Alです。 面積に長さを乗じたものは体積Vに等しいため、この式はP = Nmv ² _rms / 3Vとして簡略化できます。 圧力と体積の積PVは、総運動エネルギーの3分の2、つまりKに等しく、微視的なものから巨視的な特性を導き出すことができます。

運動理論の重要な部分は、運動エネルギーが気体の絶対温度に正比例して変化することです。 運動エネルギーは、絶対温度Tとボルツマン定数k _Bの積に3/2を掛けたものに等しくなります。 K = 3Tk _B / 2。 したがって、温度が上昇するたびに運動エネルギーが増加し、運動エネルギーに影響する他の要因はありません。