struka(e): fizika

kinetička teorija plinova, tumačenje makroskopskih svojstava plinova na temelju gibanja njihovih čestica (molekula ili atoma). s pomoću statističkih metoda. Makroskopska svojstva plina su tlak, temperatura, volumen, viskoznost, toplinska provodnost. 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 temelju klasične mehanike, kao sudari, 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 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 = kT/2, gdje je 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.

Citiranje:

kinetička teorija plinova. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2013. – 2024. Pristupljeno 14.4.2024. <https://www.enciklopedija.hr/clanak/kineticka-teorija-plinova>.