Obsah
- Predpoklady kinetickej teórie.
- Vlastnosti plynov vysvetlené pomocou kinetickej teórie.
- Zákon o plynárenstve.
- Odchýlky od správneho správania sa plynu.
Kinetická molekulárna teória, známa tiež ako kinetická teória plynov, je výkonný model, ktorý sa snaží vysvetliť merateľné vlastnosti plynu z hľadiska malých pohybov častíc plynu. Kinetická teória vysvetľuje vlastnosti plynov z hľadiska pohybu ich častíc. Kinetická teória je založená na mnohých predpokladoch, a preto je to približný model.
Predpoklady kinetickej teórie.
Plyny v kinetickom modeli sa považujú za „dokonalé“. Perfektné plyny pozostávajú z molekúl, ktoré sa pohybujú úplne náhodne a nikdy sa neprestávajú pohybovať. Všetky zrážky častíc plynu sú úplne elastické, čo znamená, že nedochádza k strate energie. (Ak by to tak nebolo, molekuly plynu by nakoniec došli energia a akumulovali by sa na dne svojej nádoby.) Ďalší predpoklad je, že veľkosť molekúl je zanedbateľná, čo znamená, že v podstate majú nulový priemer. To platí takmer pre veľmi malé monoatomické plyny, ako je hélium, neón alebo argón. Posledným predpokladom je, že molekuly plynu neinteragujú okrem prípadu zrážok. Kinetická teória nezohľadňuje žiadne elektrostatické sily medzi molekulami.
Vlastnosti plynov vysvetlené pomocou kinetickej teórie.
Plyn má tri vnútorné vlastnosti, tlak, teplotu a objem. Tieto tri vlastnosti sú vzájomne prepojené a dajú sa vysvetliť pomocou kinetickej teórie. Tlak je spôsobený časticami, ktoré dopadajú na stenu plynovej nádoby. Nepevná nádoba, ako je balónik, sa bude rozširovať, až kým sa tlak plynu vo vnútri balónika nerovná tlaku na vonkajšej strane balónika. Ak je plyn nízky, počet zrážok je menší ako pri vysokom tlaku. Zvýšenie teploty plynu v pevnom objeme tiež zvyšuje jeho tlak, pretože teplo spôsobuje, že častice sa pohybujú rýchlejšie. Podobne rozšírenie objemu, v ktorom sa plyn môže pohybovať, znižuje jeho tlak aj teplotu.
Zákon o plynárenstve.
Robert Boyle bol medzi prvými, ktorí objavili súvislosti medzi vlastnosťami plynov. Boylesov zákon uvádza, že pri konštantnej teplote je tlak plynu nepriamo úmerný jeho objemu. Podľa zákona Charlesa po tom, ako Jacques Charles zvážil teplotu, zistil, že pri pevnom tlaku je objem plynu priamo úmerný jeho teplote.Tieto rovnice sa spojili a vytvorili perfektnú plynovú rovnicu stavu pre jeden mól plynu, pV = RT, kde p je tlak, V je objem, T je teplota a R je univerzálna plynová konštanta.
Odchýlky od správneho správania sa plynu.
Dokonalý zákon o plyne funguje dobre aj pri nízkych tlakoch. Pri vysokých tlakoch alebo nízkych teplotách sa molekuly plynu dostávajú do tesnej blízkosti, aby interagovali; sú to práve tieto interakcie, ktoré spôsobujú kondenzáciu plynov na kvapaliny a bez nich by všetky látky boli plynné. Tieto interakcie sa nazývajú Van der Waalsove sily. V dôsledku toho je možné perfektnú plynovú rovnicu modifikovať tak, aby obsahovala komponent na opis intermolekulárnych síl. Táto komplikovanejšia rovnica sa nazýva Van der Waalsova rovnica štátu.