kinetička teorija plinova, tumačenje makroskopskih svojstava plinova s pomoću statističkih metoda na temelju mikroskopskoga gibanja njihovih čestica (brzine i kinetičke energije molekula ili atoma). Makroskopska svojstva plina su gustoća, specifični toplinski kapacitet, temperatura, tlak, toplinska provodnost, viskoznost i volumen.
Osnovna kinetička teorija plinova opisuje idealni plin, tj. zanemaruje volumen čestica plina, a njihovo međudjelovanje svodi na elastične sudare. Pri opisivanju realnih plinova osnovna se kinetička teorija nadopunjuje.
Postavke teorije:
(1) plin se sastoji od velikoga broja čestica, najmanjih djelića tvari koji sadrže kemijska svojstva makroskopske tvari, a promjer čestica zanemariv je u odnosu na razmak između njih;
(2) čestice su u stalnom, nasumičnom gibanju;
(3) čestice međudjeluju samo u trenutku sudara, sudari su elastični (bez gubitka energije), a između sudara gibanje čestica jednoliko je pravocrtno;
(4) djelovanje čestica na stijenke posude u kojoj se plin nalazi može se tretirati kao tlak koji je posljedica mnoštva sudara sa stijenkama posude;
(5) zbog velikoga broja čestica primjenljive su metode statističke fizike.
Jednadžba stanja idealnoga plina tvrdi da je u idealnome plinu umnožak tlaka p i volumena V jednak umnošku količine tvari n, plinske konstante R i termodinamičke temperature T, dakle: pV = nRT.
Plin, koji u volumenu V sadrži N molekula mase m koje se gibaju prosječnom brzinom ν, vrši na stijenke posude tlak:
p = Nmv²/3V.
U klasičnoj statističkoj fizici pretpostavlja se jednaka raspodjela energije sustava po raspoloživim stupnjevima slobode (kod translacijskoga gibanja tri prostorne komponente), pri čem je srednja energija svakoga stupnja slobode: Es = kBT/2, gdje je kB Boltzmannova konstanta. Ukupna prosječana kinetička energija čestica brojnosti N dana je s:
Ek = 3NkBT/2,
ili s:
Ek = 3nRT/2,
gdje je n količina tvari, a R plinska konstanta. Termodinamička temperatura plina razmjerna je prosječnoj kinetičkoj energiji čestica plina.
Kinetičkom teorijom plinova objašnjavaju se i druge pojave, primjerice difuzija, Brownovo gibanje, viskoznost i toplinska provodnost. Za realne plinove teorija daje ili približne rezultate, primjenljive u određenom rasponu temperatura i tlakova, ili se u razmatranje moraju uključiti potencijalna energija te svojstva molekula koja utječu na njihovo međudjelovanje i koja, općenito uzevši, ovise o temperaturi.
Van der Waalsova jednadžba opisuje stanje realnoga plina kad sile među česticama plina nisu zanemarive i kad volumen čestica nije zanemariv.
