КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ

Кинетическая теория газов - это математическая модель идеального газа, которая позволяет дать объяснение описанным выше газовым законам.

Исходные предположения.

Кинетическая теория газов основывается на следующих упрощающих предположениях:

1) газ состоит из частиц пренебрежимо малого объема,

2) эти частицы находятся в непрерывном беспорядочном движении,

3) частицы газа не притягиваются друг к другу,

4) частицы газа являются идеально упругими, поэтому их столкновения не сопровождаются потерей кинетической энергии,

5) средняя кинетическая энергия частиц газа пропорциональна его абсолютной температуре.

Основное уравнение кинетической теории.

Сформулированные выше предположения о свойствах идеального газа позволяют вывести следующее уравнение, которое служит основой кинетической теории газов:

где - число частиц газа, масса частицы, а - средний квадрат скорости частицы, т.е. среднее значение квадрата ее скорости .

Обоснование газовых законов.

Основное уравнение (12) кинетической теории позволяет обосновать описанные выше газовые законы, а именно: уравнение состояния идеального газа, закон Бойля - Мариотта, закон Гей-Люссака (Шарля), закон Авогадро, закон парциальных давлений Дальтона и законы диффузии и эффузии Грэхема. Ограничимся всего двумя примерами.

Обоснование уравнения состояния идеального газа. Пятое предположение кинетической теории можно сформулировать в математическом виде следующим образом:

где - средняя кинетическая энергия частицы газа, средняя кинетическая энергия N частиц.

Сравнивая уравнения (12) и (13), находим, что

и, следовательно,

Как мы уже знаем, из уравнения (14) можно вывести уравнение состояния идеального газа.

Обоснование закона Бойля-Мариотта. Для определенной массы газа число N постоянно. При заданной температуре газа величина тоже постоянна. Таким образом, из уравнения (12) следует, что

Как мы уже знаем, в такой форме может быть сформулирован закон Бойля-Мариотта.