5. Kinetyczna teoria gazów

Teoria kinetyczno-molekularna gazów wyjaśnia makroskopowe własności gazu na podstawie praw rządzących ruchem atomów, cząsteczek.

Podstawowy wzór teorii kinetycznej teorii gazów:

N – liczba molekuł gazu
V – objętość naczynia, w którym znajduje się gaz
- średnia energia kinetyczna cząsteczek

Średnia energia kinetyczna cząsteczek:

k – stała Boltzmanna
k = 1,38·10^-23 J/K
T – temperatura gazu (podana w kelwinach)

Model gazu doskonałego:

Gaz składa się z bardzo dużej liczby molekuł (rzędu mola), które znajdują się w nieustannym ruchu, zderzają się ze sobą wymieniając energię i pęd.
Rozmiary molekuł są tak małe, że traktujemy je jak punkty materialne, to znaczy, że nie mają objętości
Molekuły oddziałują ze sobą tylko w momentach zderzeń, a poza zderzeniami poruszają się ruchem jednostajnie prostoliniowym
Zderzenia molekuł i molekuł ze ściankami naczynia są całkowicie sprężyste, to znaczy, że energia kinetyczna zostaje zachowana
Jest dobrym przybliżeniem mocno rozrzedzonych gazów rzeczywistych

Równanie stanu gazu doskonałego dla stałej liczby molekuł:

p – ciśnienie gazu
V – objętość naczynia
T – temperatura gazu

Równanie Clapeyrona

pV = nRT

p – ciśnienie gazu
V – objętość naczynia
n – liczba moli
R – uniwersalna stała gazowa
T – temperatura gazu

k = R/N_A

k – stała Boltzmanna
N_A - liczba Avogadra
R - uniwersalna stała gazowa
R = 8,31 J/mol·K

Inny zapis równania Clapeyrona:

pV = NkT

Liczba stopni swobody – liczba niezależnych ruchów, jakie może wykonywać ciało; najmniejsza liczba współrzędnych, jakie potrzeba, aby opisać położenie ciała.