2: Nadharia ya Kinetic ya Gesi
- Page ID
- 176435
Gesi ni literally kuzunguka nasi- hewa tunayopumua ni mchanganyiko wa gesi. Gesi nyingine ni pamoja na zile zinazotengeneza mikate na mikate kuwa laini, zile zinazotengeneza vinywaji fizzy, na zile zinazowaka moto nyumba nyingi. Injini na friji hutegemea tabia za gesi, kama tutakavyoona katika sura za baadaye. Kama tulivyojadiliwa katika sura iliyotangulia, utafiti wa joto na joto ni sehemu ya eneo la fizikia linalojulikana kama thermodynamics, ambalo tunahitaji mfumo kuwa macroscopic, yaani, kuwa na idadi kubwa (kama vile\(10^{23}\)) ya molekuli. Tunaanza kwa kuzingatia mali fulani ya macroscopic ya gesi: kiasi, shinikizo, na joto. Mfano rahisi wa “gesi bora” ya nadharia inaelezea mali hizi za gesi kwa usahihi chini ya hali nyingi. Sisi kuondoka kutoka bora gesi mfano kwa makadirio zaidi sana husika, kuitwa Van der Waals mfano. Ili kuelewa gesi hata bora, lazima pia tuwaangalie kwa kiwango cha microscopic cha molekuli. Katika gesi, molekuli huingiliana dhaifu, hivyo tabia ya microscopic ya gesi ni rahisi, na hutumikia kama utangulizi mzuri wa mifumo ya molekuli nyingi. Mfano wa molekuli wa gesi huitwa nadharia ya kinetic ya gesi na ni mojawapo ya mifano ya kikabila ya mfano wa molekuli inayoelezea tabia ya kila siku.
- 2.1: Utangulizi wa Nadharia ya Kinetic ya Gesi
- Gesi ni halisi karibu nasi- hewa tunayopumua ni mchanganyiko wa gesi. Gesi nyingine ni pamoja na zile zinazofanya mikate na mikate kuwa laini, zile zinazotengeneza vinywaji fizzy, na zile zinazowaka moto nyumba nyingi. Injini na friji hutegemea tabia za gesi, kama tutakavyoona katika sura za baadaye.
- 2.2: Mfano wa Masi ya Gesi Bora
- Sheria bora ya gesi inahusiana na shinikizo na kiasi cha gesi kwa idadi ya molekuli za gesi na joto la gesi. Mole ya dutu yoyote ina idadi ya molekuli sawa na idadi ya atomi katika sampuli 12-g ya kaboni-12. Idadi ya molekuli katika mole inaitwa namba ya Avogadro. Sheria bora ya gesi pia inaweza kuandikwa na kutatuliwa kwa suala la idadi ya moles ya gesi: Pv=NRT na kwa ujumla halali katika joto vizuri juu ya joto la moto.
- 2.3: Shinikizo, Joto, na kasi ya RMS
- Nadharia ya kinetiki ni maelezo atomia ya gesi pamoja na viowevu na yabisi. Ni mfano wa mali ya suala kwa suala la mwendo unaoendelea wa random wa molekuli. Joto la gesi ni sawia na nishati ya wastani ya kutafsiri kinetic ya molekuli. Kwa hiyo, kasi ya kawaida ya molekuli za gesi vrm ni sawia na mizizi ya mraba ya joto na inversely sawia na mizizi ya mraba ya molekuli ya molekuli.
- 2.4: Uwezo wa joto na Uwezo wa Nishati
- Muhtasari Kila shahada ya uhuru wa gesi bora huchangia\(\frac{1}{2}k_BT\) kwa atomi au molekuli kwa mabadiliko yake katika nishati ya ndani. Kila shahada ya uhuru inachangia\(\frac{1}{2}R\) uwezo wake wa joto la molar kwa kiasi cha mara kwa mara\(C_V\) na usichangia ikiwa joto ni la chini sana ili kusisimua nishati ya chini iliyowekwa na mechanics ya quantum. Kwa hiyo,\(d = 3\) kwa joto la kawaida kwa gesi za monatomic,\(d = 5\) kwa gesi za diatomic, na\(d \approx 6\) kwa gesi za polyatomic.
- 2.5: Usambazaji wa kasi ya Masi
- Mwendo wa molekuli ya mtu binafsi katika gesi ni random kwa ukubwa na mwelekeo. Hata hivyo, gesi ya molekuli nyingi ina usambazaji wa kutabirika wa kasi ya Masi, unaojulikana kama usambazaji wa Maxwell-Boltzmann. Kiwango cha wastani na kinachowezekana zaidi cha molekuli zilizo na usambazaji wa kasi ya Maxwell-Boltzmann, pamoja na kasi ya RMS, zinaweza kuhesabiwa kutoka kwa joto na molekuli ya molekuli.
Thumbnail: Katika gesi ya kawaida, molekuli nyingi huhamia kwa kasi kiasi kwamba zinagongana mara mabilioni kila sekunde. (Umma Domain; Greg L kupitia Wikipedia)