Sadržaj
- Pretpostavke kinetičke teorije.
- Svojstva plinova objasnjena pomoću kinetičke teorije.
- Zakon savršenog plina.
- Odstupanja od savršenog ponašanja plinova.
Kinetička molekularna teorija, poznata i pod nazivom Kinetička teorija plinova, moćan je model koji nastoji objasniti mjerljive karakteristike plina u smislu malog pomicanja čestica plina. Kinetička teorija objašnjava svojstva plinova u pogledu gibanja njegovih čestica. Kinetička teorija temelji se na brojnim pretpostavkama i zbog toga je približan model.
Pretpostavke kinetičke teorije.
Plinovi u kinetičkom modelu smatraju se "savršenim". Savršeni plinovi se sastoje od molekula koje se kreću u potpunosti nasumično i nikad se ne mogu zaustaviti. Svi udari plinskih čestica potpuno su elastični, što znači da se ne gubi energija. (Da to nije slučaj, molekule plina bi na kraju ponestale energije i akumulirale se na podu spremnika.) Sljedeća pretpostavka je da je veličina molekula zanemariva, što znači da u biti imaju nula promjera. To se gotovo odnosi na vrlo male monoatomske plinove poput helija, neona ili argona. Posljednja pretpostavka je da molekule plina ne djeluju međusobno, osim kada se sudaraju. Kinetička teorija ne uzima u obzir elektrostatičke sile između molekula.
Svojstva plinova objasnjena pomoću kinetičke teorije.
Plin ima tri svojstvena svojstva, tlak, temperaturu i volumen. Ta su tri svojstva međusobno povezana i mogu se objasniti kinetičkom teorijom. Pritisak uzrokuju čestice koje udaraju u zid spremnika za plin. Ne kruta posuda, poput balona, širiće se dok tlak plina unutar balona ne bude jednak onome na vanjskoj strani balona. Kad je plin nizak tlak, broj sudara je manji nego kod visokog tlaka. Povećanje temperature plina u fiksnom volumenu također povećava njegov tlak jer toplina uzrokuje brže kretanje čestica. Slično, širenje volumena u kojem se plin može kretati snižava i njegov tlak i temperaturu.
Zakon savršenog plina.
Robert Boyle među prvima je otkrio vezu između svojstava plinova. Boylov zakon kaže da je pri stalnoj temperaturi tlak plina obrnuto proporcionalan njegovom volumenu. Charlesov zakon, nakon što Jacques Charles razmatra temperaturu, utvrdi da je za fiksni tlak volumen plina izravno proporcionalan njegovoj temperaturi.Ove jednadžbe su kombinirane kako bi tvorile savršenu jednadžbu stanja plina za jedan mol plina, pV = RT, gdje je p tlak, V je volumen, T je temperatura i R je univerzalna konstanta plina.
Odstupanja od savršenog ponašanja plinova.
Savršeni zakon o plinu dobro djeluje za niske tlake. Pri visokim pritiscima ili niskim temperaturama molekule plina dolaze u dovoljnu blizinu da djeluju; upravo te interakcije uzrokuju kondenzaciju plinova u tekućinama, a bez njih, sva materija bi bila plinovita. Te interaktivne interakcije nazivaju se Van der Waalsove sile. Prema tome, savršena jednadžba plina može se modificirati tako da uključuje komponentu koja će opisati intermolekularne sile. Ova složenija jednadžba naziva se Van der Waalsova jednadžba stanja.