Vsebina
- Predpostavke kinetične teorije.
- Lastnosti plinov, pojasnjenih z uporabo kinetične teorije.
- Zakon o popolnem plinu.
- Odstopanja od popolnega obnašanja plina.
Kinetična molekularna teorija, znana tudi kot Kinetična teorija plinov, je močan model, ki poskuša razložiti merljive značilnosti plina z vidika majhnih premikov plinskih delcev. Kinetična teorija razlaga lastnosti plinov glede na gibanje njegovih delcev. Kinetična teorija temelji na številnih predpostavkah in je zaradi tega približen model.
Predpostavke kinetične teorije.
Plini v kinetičnem modelu veljajo za "popolne". Popolni plini sestavljajo molekule, ki se v celoti naključno premikajo in se nikoli ne ustavijo. Vsi trki z delci plina so popolnoma elastični, kar pomeni, da se ne izgubi nobena energija. (Če ne bi bilo tako, bi molekulam plina na koncu zmanjkalo energije in se nabralo na tleh njihove posode.) Naslednja domneva je, da je velikost molekul zanemarljiva, kar pomeni, da imajo v bistvu nič premer. To skoraj velja za zelo majhne monoatomske pline, kot so helij, neon ali argon. Končna predpostavka je, da molekule plina ne delujejo med seboj, razen ko trčijo. Kinetična teorija ne upošteva nobenih elektrostatičnih sil med molekulami.
Lastnosti plinov, pojasnjenih z uporabo kinetične teorije.
Plin ima tri lastne lastnosti, tlak, temperaturo in prostornino. Te tri lastnosti so povezane med seboj in jih je mogoče razložiti s kinetično teorijo. Pritisk povzročajo delci, ki udarijo v steno posode za plin. Netrda posoda, kot je balon, se bo širila, dokler tlak plina znotraj balona ne bo enak tistemu na zunanji strani balona. Kadar je plin nizki tlak, je število trkov manjše kot pri visokem tlaku. Povišanje temperature plina v fiksni prostornini poveča tudi njegov pritisk, saj toplota povzroči, da se delci hitreje premikajo. Podobno širjenje prostornine, v kateri se plin lahko giblje, znižuje tako svoj tlak kot tudi temperaturo.
Zakon o popolnem plinu.
Robert Boyle je med prvimi odkril povezave med lastnostmi plinov. Boylov zakon pravi, da je pri stalni temperaturi tlak plina obratno sorazmeren z njegovo prostornino. Charlesov zakon po Jacquesu Charlesu upošteva temperaturo in ugotovi, da je za fiksni tlak prostornina plina neposredno sorazmerna z njegovo temperaturo.Te enačbe smo združili, da so tvorili popolno enačbo stanja plina za en mol plina, pV = RT, kjer je p tlak, V volumen, T je temperatura in R je univerzalna plinska konstanta.
Odstopanja od popolnega obnašanja plina.
Popolni zakon o plinu deluje dobro pri nizkih tlakih. Pri visokih tlakih ali nizkih temperaturah molekuli plina pridejo v dovolj bližino, da lahko medsebojno delujejo; prav ti medsebojni vplivi povzročajo kondenziranje plinov v tekočino in brez njih bi bila vsa materija plinasta. Te interaktivne interakcije imenujemo Van der Waalsove sile. Posledično lahko popolno enačbo plina spremenimo tako, da vključuje komponento za opis medmolekulskih sil. Ta bolj zapletena enačba se imenuje Van der Waalsova enačba stanja.