Στη μελέτη του ιδανικά αέρια βλέπουμε ότι ένα αέριο αποτελείται από άτομα και μόρια, τα οποία κινούνται σύμφωνα με τους νόμους που καθορίζονται από την κινηματική. Σε ένα αέριο, τα σωματίδια του είναι συνήθως πολύ μακριά, έχοντας ένα κενό μεταξύ τους. Βλέπουμε επίσης ότι το κύριο χαρακτηριστικό των αερίων είναι ότι υπάρχει πρακτικά μόνο αλληλεπίδραση μεταξύ των σωματιδίων τους όταν συγκρούονται μεταξύ τους.
Όσον αφορά τον ιδανικό νόμο για το αέριο, μπορούμε να πούμε ότι μας δείχνει τη σχέση μεταξύ πίεσης, όγκου, θερμοκρασίας και αριθμού γραμμομορίων. Αυτή η σχέση προκύπτει από ένα απλό μοντέλο για αέρια, το οποίο καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της σχέσης μεταξύ των μακροσκοπικών ποσοτήτων με βάση τη μελέτη της κίνησης ατόμων και μορίων. Η κινητική θεωρία των αερίων βασίζεται σε τέσσερα αξιώματα:
1 – το αέριο σχηματίζεται από μόρια που βρίσκονται σε αταξία και μόνιμη κίνηση. Κάθε μόριο μπορεί να έχει διαφορετική ταχύτητα από τα άλλα.
2 – κάθε μόριο αερίου αλληλεπιδρά με τα άλλα μόνο μέσω συγκρούσεων (κανονικές δυνάμεις επαφής). Η μόνη ενέργεια των μορίων είναι η κινητική ενέργεια.
3 – Όλες οι συγκρούσεις μεταξύ των μορίων και των τοιχωμάτων του δοχείου που περιέχει το αέριο είναι απόλυτα ελαστικές. Η συνολική κινητική ενέργεια διατηρείται, αλλά η ταχύτητα κάθε μορίου μπορεί να αλλάξει.
4 – τα μόρια είναι απείρως μικρά. Το μεγαλύτερο μέρος του όγκου που καταλαμβάνεται από ένα αέριο είναι κενό.
Με βάση αυτά τα αξιώματα, οι Boltzmann και Maxwell δείχνουν ότι η μέση κινητική ενέργεια των συνολικών μορίων ενός ιδανικού αερίου είναι ανάλογη της θερμοκρασίας, σύμφωνα με την έκφραση:
Όπου k είναι η σταθερά Boltzmann και N είναι ο αριθμός των μορίων. Η τιμή του k μπορεί να υπολογιστεί από τη σταθερά αερίου R και τον αριθμό Avogadro NΟ ανά
Η ληφθείσα έκφραση δείχνει ότι η θερμοκρασία είναι ανάλογη με τη μέση κινητική ενέργεια των μορίων ενός ιδανικού αερίου. Έτσι, βλέπουμε ότι η θερμοκρασία είναι ένας μέσος όρος του βαθμού ανάδευσης των μορίων σε ένα αέριο. Χρησιμοποιώντας τον αριθμό των γραμμομορίων, έχουμε:
Από τον Domitiano Marques
Αποφοίτησε στη Φυσική
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/teoria-cinetica-dos-gases.htm
