Tanulmányában ideális gázok látjuk, hogy egy gáz atomokból és molekulákból áll, amelyek a kinematika által megállapított törvények szerint mozognak. Egy gázban részecskéi általában nagyon messze vannak egymástól, és üreg van közöttük. Azt is látjuk, hogy a gázok fő jellemzője, hogy gyakorlatilag csak akkor vannak interakciók részecskéik között, amikor ütköznek egymással.
Az ideális gáz törvényről elmondhatjuk, hogy ez megmutatja számunkra a nyomás, a térfogat, a hőmérséklet és az anyajegyek közötti kapcsolatot. Ezt az összefüggést a gázok egyszerű modelljéből nyerik, amely lehetővé teszi a makroszkopikus mennyiségek kapcsolatának meghatározását az atomok és molekulák mozgásának tanulmányozása alapján. A gázok kinetikai elmélete négy posztulátumon alapul:
1 – a gázt rendezetlen és állandó mozgású molekulák alkotják. Mindegyik molekula sebessége eltérő lehet, mint a többié.
2 – minden gázmolekula csak ütközéseken keresztül lép kölcsönhatásba a többivel (normál érintkezési erők). A molekulák egyetlen energiája a kinetikus energia.
3 – minden ütközés a molekulák és a gázt tartalmazó edény falai között tökéletesen rugalmas. A teljes kinetikus energia konzerválódik, de az egyes molekulák sebessége megváltozhat.
4 – a molekulák végtelenül kicsiek. A gáz által elfoglalt térfogat nagy része üres hely.
Ezen posztulátumok alapján Boltzmann és Maxwell azt mutatják, hogy az ideális gáz összes molekulájának átlagos kinetikus energiája arányos a hőmérséklettel a következő kifejezés szerint:
Ahol k a Boltzmann-állandó és N a molekulák száma. A k értéke kiszámítható az R gázállandóból és az Avogadro N számbólA per
A kapott kifejezés azt mutatja, hogy a hőmérséklet arányos az ideális gáz molekuláinak átlagos kinetikus energiájával. Így azt látjuk, hogy a hőmérséklet a molekulák keverési fokának átlaga a gázban. Az anyajegyek számának felhasználásával:
Írta: Domitiano Marques
Fizikából végzett
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/teoria-cinetica-dos-gases.htm