Teorie kinetického plynu

Teorie kinetické plyn (dříve také dynamické teorie plyn ) je odvětví statistické mechaniky .

Teorie kinetického plynu vysvětluje vlastnosti plynů , zejména zákony plynů , myšlenkou, že plyny se skládají z velkého počtu malých částic ( atomů nebo molekul ), které jsou v neustálém pohybu ( řecky κίνησις kínesis „pohyb“). Tato teorie vede k mikroskopickému vysvětlení vlastností teploty a tepla , které jsou v termodynamice definovány jejich makroskopickými vlastnostmi.

Již v 17. století měli fyzici jako Francis Bacon podezření, že teplo je formou pohybu. První, kdo přišel s úplnější teorií, byl Daniel Bernoulli v roce 1738. Za ním následoval mimo jiné. Michail Wassiljewitsch Lomonossow , Georges-Louis Le Sage , John Herapath a John James Waterston však jejich úvahy byly do značné míry ignorovány. Teprve v roce 1860 získala teorie kinetického plynu širší uznání díky práci fyziků jako Rudolf Clausius , James Clerk Maxwell a Ludwig Boltzmann . Současně však byla teorií kinetického plynu také silně zpochybňována mimo jiné i do 20. století. podle Ernst Mach a Wilhelm Ostwald , protože to závisí zcela na existenci atomů nebo molekul, které se pak považuje za hypotézu.

Nejdůležitější základní předpoklady teorie jsou:

  1. Částice plynu ( atomy , molekuly ) mají zanedbatelnou velikost a jsou neustále v neuspořádaném, ale statisticky hmatatelném pohybu.
  2. Mezi svými srážkami se pohybují jednotně a nezávisle na sobě, aniž by upřednostňovali jeden směr.
  3. Částice na sebe nevyvíjejí žádné síly, pokud se navzájem nedotýkají.
  4. Srážky částic mezi sebou a se stěnou cévy se řídí zákonem pružné srážky . Na srážkách se podílejí pouze dvě částice.

Z těchto předpokladů teorie kinetického plynu vyvíjí vzorce, které předpovídají parametry tlaku , specifického tepla , rychlosti zvuku , difúze , vedení tepla a vnitřního tření pro ideální plyn . Vzorce poskytují dobrý záznam o pozorováních provedených na mnoha skutečných plynech a vedly například k prvním určením velikosti, počtu a hmotnosti atomů nebo molekul. S dalšími dodatky k předpokladům č. 3 a 4 bylo do teorie kinetického plynu zahrnuto také odchylné chování skutečných plynů , jako z. B. je popsán ve van der Waalsově stavové rovnici .

webové odkazy

Viz také

Individuální důkazy

  1. ↑ Richard Becker : Teorie tepla . Heidelbergské kapesní knihy, fotomechanický dotisk berlínského vydání. Springer-Verlag, Berlín, Heidelberg, New York 1966, II Statistická mechanika, Teorie kinetického plynu, § 23–28, str.  62-86 .
  2. ↑ Feynman přednáší fyziku , sv. 1, kapitola 39 „Teorie kinetického plynu.“, Online, kapitola 39 (anglicky)
  3. ^ Emilio Segrè : Velcí fyzici a jejich objevy - od Galilei po Boltzmanna . 2. vydání. Piper, Mnichov 2002, ISBN 3-492-21174-7 , 6 Kinetická teorie: První poznatky o struktuře hmoty, str.  379-403 (Originální název: Od padajících těl k rádiovým vlnám - klasičtí fyzici a jejich objevy . 1984. Přeložil Hainer Kober).
  4. ↑ kinetická teorie . In: VEB FA Brockhaus Verlage (ed.): Der Brockhaus - fyzika abc . páska  1 . Lipsko 1972.
  5. ↑ Kerson Huang : Statistická mechanika I . Heidelbergské kapesní knihy, fotomechanický dotisk berlínského vydání. Hochschultaschenbücher Verlag, Mannheim 1964, 3.1 Problém kinetické teorie, str.  69 .
  6. ↑ Klaus Stierstadt: Termodynamika - od mikrofyziky po makrofyziku . Springer Verlag, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-05097-8 , 10 transportních procesů, str. 391-408 .
  7. ↑ Klaus Stierstadt: Termodynamika - od mikrofyziky po makrofyziku . Springer Verlag, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-05097-8 , 11.1 Systémy interagujících částic - skutečné plyny, str. 439-469 .