Kinetikus gázelmélet
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6d/Translational_motion.gif)
A kinetikus gázelmélet a gázok makroszkopikus, termodinamikai tulajdonságait az azt alkotó atomok és molekulák mozgása alapján magyarázza, elemi statisztikus meggondolások segítségével. Az alkotórészek mérete kicsi a köztük lévő távolsághoz képest és kölcsönhatásukat első közelítésben csupán a közöttük és a gázt tartalmazó tartály fala közötti rugalmas ütközések jelentik. A részecskék mozgása minden irányban egyenlő valószínűségű. Az elmélet a tartály falával történő ütközésekből levezeti a gáz nyomását, valamint a részecskék átlagos mozgási sebességével hozza kapcsolatba a hőmérsékletet, az ekvipartíció-tétel segítségével pedig a fajhőt is meghatározza. [1]
Alapfeltevés
Lásd: Brown-mozgás (hőmozgás): a porszemcsék állandóan szabálytalan zegzugos mozgást végeznek, amely a hőmérséklettel élénkebbé válik.
A kinetikus gázelmélet alapfeltevése szerint a gáz közönséges körülmények között rendkívül nagy számú molekulából áll amelyek teljesen rendezetlenül, igen nagy sebességgel repülnek mindenfelé. Ezzel magyarázható, hogy a gáz a rendelkezésre álló, a molekulák sajáttérfogatához képest igen nagy térfogatú teret teljesen betölti. Említésre méltó kölcsönhatás csak akkor jön létre, amikor egy-egy molekula eléggé közel jut egymáshoz.[2]
Az ideális gáz nyomása
V térfogatú edénybe n számú, egyenként μ tömegű molekula van zárva.
A gáz tömege , a gáz sűrűsége , ahol a molekulakoncentráció.
Feltételezve, hogy:
- mindegyik molekula sebességének nagysága (ugyanakkora)
- derékszögű hasáb alakú edényben a molekulák 1-1 harmada a hasáb oldaléleivel párhuzamosan mozog (egy másik lapra merőlegesen)
a kinetikus gázelmélet alapegyenlete:
.
A hőmérséklet molekuláris jelentése
Az előzőek szerint . Ezt az ideális gáztörvénnyel összevetve a , ahol k a Boltzmann-állandó.
A gázmolekulák sebességeloszlása
A hőmérsékletre vonatkozó egyenletből kapjuk, hogy .
A sebességeloszlási törvény analitikai alakja (Maxwell-féle sebességeloszlási törvény):
és a legvalószínűbb sebesség a
.
Az energia egyenletes eloszlása, az ekvipartíció tétele
, ahol a szabadsági fokok száma. Ez azt jelenti, hogy mindegyik szabadsági fokra átlagosan energia jut.
![]() | Ez a fizikai témájú lap egyelőre csonk (erősen hiányos). Segíts te is, hogy igazi szócikk lehessen belőle! |
Jegyzetek
- ↑ Fizikai kislexikon Kinetikus gázelmélet, 376. o.
- ↑ Budó Ágoston: Kísérleti fizika I., Nemzeti Tankönyvkiadó Rt., 1997 , ISBN 963 19 5313 0
Források
- ↑ Fizikai kislexikon: Fizikai Kislexikon. Műszaki Könyvkiadó, Budapest. 963 10 1695 1 (1977)
- Budó Ágoston: Kísérleti fizika I., Nemzeti Tankönyvkiadó Rt., 1997 , ISBN 963 19 5313 0