kinetička teorija plinova

kinetička teorija plinova, tumačenje makroskopskih svojstava plinova na temelju gibanja njihovih čestica (molekula ili atoma). Makroskopska svojstva plina su tlak, temperatura, volumen, viskoznost, toplinska vodljivost. Osnovne su postavke teorije: (1) čestice su najmanji djelići tvari koji sadrže kemijska svojstva makroskopske tvari a promjer čestica je zanemariv u odnosu na razmak između njih; (2) čestice su u stalnom, kaotičnom gibanju (kinetička energija čestica predstavlja toplinu); (3) međusobno djelovanje čestica i njihovo djelovanje na stijenke posude u kojoj se plin nalazi može se tretirati, na bazi klasične mehanike, kaosudari, a tlak je posljedica mnoštva sudara sa stijenkama posude; (4) zbog velikoga broja čestica primjenljive su metode statističke fizike. Ako se zanemari međusobno djelovanje čestica, govori se o idealnom plinu, za koji se jednostavno izračunavaju temeljne termodinamičke veličine: tlak, temperatura i specifični toplinski kapacitet.

Plin, koji u jedinici volumena sadrži n molekula mase m koje se gibaju prosječnom brzinom ν, vrši na stijenke posude tlak

p = nmv²/3.

U klasičnoj statističkoj fizici pretpostavlja se jednaka raspodjela energije sustava po raspoloživim stupnjevima slobode (kod čistoga translatornoga gibanja tri prostorne komponente), pri čemu na svaki otpada srednja energija kT/2 (k je Boltzmannova konstanta, a T termodinamička temperatura). Ukupna energija jednoga mola plina (kinetička energija N molekula) dana je s

E = 3NkT/2,

gdje se faktor 3Nk/2 naziva specifičnim toplinskim kapacitetom jednoatomnih plinova. 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.

kinetička teorija plinova. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 19.10.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=31495>.