Bernoulli는 이상적인 가스 법칙과 기계적 에너지를 사용하여 가스 분자의 분자 특성을 얻기 위해 1738 년 가스 및 운동 가스 방정식을 처음으로 확립했습니다. 가스 분자의 뿌리 평균 제곱 속도 (RMS) 및 모멘텀에 기초하여 Joule, Kronig, Clausius, Boltzmann 및 Maxwell은 19 세기에 운동 가스 방정식의 가정과 공식을 개발했습니다. 가스 모델의 동역학 이론은 분자가 그들 사이의 거리에 비해 분자가 매우 작다는 것을 고려합니다. 분자는 연속적이고 임의의 움직임으로 서로 충돌하고 컨테이너의 벽은 정기적으로.
가스의 동역학 이론
가스의 동역학 이론은 일반적으로 가스 분자 거동을 설명하는 데 사용됩니다. 그것은 대부분 거시적 수준에서 가스 분자에 대한 연구입니다. 다음은 가스의 동역학 이론의 5 가지 가정입니다.
가스는 항상 무작위로 움직이는 많은 분자로 구성됩니다.
가스 분자의 부피는 그들 사이의 거리는 분자의 크기보다 종종 높기 때문에 무시할 수 있습니다.
분자간 상호 작용은 없습니다.
분자는 충돌하고 용기의 벽은 항상 엘라스토머입니다.
모든 분자의 평균 운동 에너지는 온도에 의해 영향을받을 수 있습니다.
가스의 거동에 영향을 미치는 요인
온도 (t ) : 온도가 상승함에 따라 가스 분자의 압력이 증가합니다.
용기의 부피가 낮아지면 가스 분자는 움직일 공간이 적습니다. 결과적으로 그들은 용기의 벽에 더 자주 부딪쳐 압력을 증가시킵니다.
주어진 정상 온도에서 가스의 압력이 증가함에 따라 가스의 부피가 감소합니다.
수량 (n ) : 특정 부피 용기의 가스 분자 수가 증가함에 따라 압력이 상승합니다.
가스의 열역학적 거동은 가스의 동역학 이론에 의해 정의됩니다. 이론은 가스의 조성을 구성하는 원자와 분자의 미세한 특성 측면에서 가스의 거시적 양을 설명합니다. 고체와 액체의 물리적 특성은 모양, 크기, 질량 및 부피로 특징 지어 질 수 있지만 동역학 이론은 뚜렷한 모양이나 크기가없고 부피 또는 질량을 직접 관찰 할 수 없기 때문에 가스에 적용될 수 있습니다.
동역학 분자 가스 이론
점도, 열전도도 및 질량 확산과 같은 일부 전달 품질뿐만 아니라 가스의 세 가지 특성 (볼륨, 압력 및 온도)을 설명합니다. 이 이론은 거시적 특성과 현미경 현상 사이의 관계를 구성하려는 시도뿐만 아니라 다수의 하위 미묘한 입자 측면에서 가스의 분자 구조를 구성하려는 시도에 기초한다. 가스의 분자는 일정한 무작위 운동으로 알려져 있으며 입자는 서로 임의의 탄성 충돌과 용기의 벽을 둘러싸고 있습니다. 이론은 입자 간 거리가 크고 입자의 크기가 비교적 작다는 것을 전제로합니다.
운동 가스 방정식의 파생
가스 분자로 채워진 L '의 길이가있는 입방 용기를 고려하십시오. 각각 M 질량과 N의 용기에 총 수의 가스 분자가 있습니다. 가스 분자는 온도의 영향으로 인해 V의 속도로 무작위 방향으로 이동합니다.
.가스 분자의 압력은 용기 벽의 단위 면적당 각 가스 분자에 의해 가해지는 힘으로 정의되며 방정식을 사용하여 계산됩니다.
p =f/a
X 방향에서 얼굴 A를 향해 이동하는 가스 분자를 고려하십시오. 분자는 속도 vxand와 동일한 속도 VX로 리턴으로 벽과 충돌하여
와 동일한 운동량의 이동을 초래합니다.ΔP =-2M VX
전액 n 가스 분자의 경우 운동량의 변화는 다음과 같이 주어집니다.
ΔP =-2NM VX
여기서 힘은 다음과 같이 주어집니다.
f =p/t
따라서 f =-2nm Vx/t
벽 A를 치면 가스 분자는 상자를 가로 질러 흐르고 반대쪽면과 충돌 한 다음 방정식에 의해 결정된 시간이 지나면 벽을 다시 쳤다.
.t =2L/VX
이제 힘 방정식에서 t의 값을 대체합니다.
F =-2NMVX/2L/VX
fmolecules =–2nmvx 2lvx =-nmvx2/l
그러므로 가해지는 힘은 다음과 같습니다.
fwall =nmvx2/l
이제 압력은 다음과 같이 주어집니다.
p =fa =nmvx2l3
따라서 pv =nmvx2
VX, VY 및 VZARE는 3 방향으로 3 개의 독립적 인 속도로 가스 분자를 대량으로 조사하기 때문에
vx2 =vy2 =vz2
따라서 v2 =3 vx2
이제 위의 방정식을 대체합니다.
pv =nmv2/3
따라서
pv =13 nmv2
따라서 위의 방정식은 동역학 이론 방정식으로 알려져 있습니다.
결론
가스의 동역학 이론은 일반적으로 가스 분자 거동을 설명하는 데 사용됩니다. 가스 모델의 동역학 이론은 분자가 그들 사이의 거리에 비해 분자가 매우 작다는 것을 고려합니다. Bernoulli는 이상적인 가스 법칙을 사용하여 가스 분자의 분자 특성을 얻기 위해 1738 년 가스와 동역학 가스 방정식을 처음으로 확립했습니다. 가스의 동역학 이론에는 분자간 상호 작용이 없습니다. 동역학 분자 이론은 가스의 세 가지 특성 (부피, 압력 및 온도)의 세 가지 특성뿐만 아니라 점도, 열 전도도 및 질량 확산과 같은 일부 전달 품질을 설명합니다. 고체와 액체의 물리적 특성은 모양, 크기, 질량 및 부피로 특징 지어 질 수 있습니다.
