ทฤษฏีจลน์ของแก๊ส

posted on 10 Feb 2011 12:02 by phethai

ทฤษฏีจลน์ของแก๊ส


จากการศึกษาเกี่ยวกับปริมาตร  อุณหภูมิ  ความดัน  และการแพร่ของแก๊ส  พบว่า  แก๊สทุกชนิดจะมีการเปลี่ยนแปลงสมบัติเหล่านี้คล้ายคลึงกัน  นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งทฤษฎีจลน์ของแก๊สโดยอาศัยสมมติฐานต่อไปนี้


  • แก๊สประกอบด้วยโมเลกุลเป็นจำนวนมาก  โมเลกุลเหล่านี้จะอยู่ห่างกันมาก และไม่มีแรงกระทำต่อกัน
  • โมเลกุลของแก๊สมีมวล  แต่มีขนาดเล็กมากจนถือได้ว่ามีปริมาตรเป็นศูนย์
  • โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่อย่างอิสระด้วยความเร็วคงที่ตลอดเวลา ในแนวเส้นตรง
  • เมื่อโมเลกุลแก๊สชนกันหรือชนกับผนังของภาชนะ  จะมีการถ่ายเทพลังงานจลน์ระหว่างกันได้  แต่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงเป็นพลังงานรูปอื่น
  • ที่อุณหภูมิเดียวกัน  แก๊สทุกชนิดจะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน  และแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน

 

        แก๊สที่มีสมบัติสอดคล้องกับทฤษฎีจลน์ตามที่กล่าวมาแล้ว เรียกว่า แก๊สสมบูรณ์  แก๊สทั่ว ๆ ไปที่มีอยู่ในธรรมชาติจะมีสมบัติใกล้เคียงกับแก๊สสมบูรณ์เมื่ออยู่ในสภาวะที่มี   ความดันต่ำ และอุณหภูมิสูง
กำหนด                   Ek      =        พลังงานจลน์
                         m       =        มวลโมเลกุลของแก๊ส
                         V       =        ความเร็วของแก๊ส
ที่อุณหภูมิเดียวกัน         Ek1      =        Ek2  
                  m1V12       =        m2V22      
จะได้ว่า                         =       
พลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิเคลวิน                 Ek  ?  T
                               =       

 

ทำไมแก๊สจึงมีรูปร่างและปริมาตรไม่แน่นอนขึ้นอยู่กับภาชนะที่บรรจุ


             ตามทฤษฎีจลน์ของแก๊สทราบว่าโมเลกุลของแก๊สนั้นมีขนาดเล็กมาก ไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกันและกัน ดังนั้นไม่ว่าจะบรรจุแก๊สไว้ในภาชนะใดก็ตาม โมเลกุลของแก๊สก็จะเคลื่อนที่แพร่กระจายเต็มพื้นที่ภาชนะที่บรรจุ จึงทำให้แก๊สนั้นมีรูปร่างเหมือนภาชนะที่บรรจุ และแก๊สนั้นจะมีปริมาตรเท่าภาชนะที่บรรจุด้วย

 

ทำไมแก๊สจึงมีความดัน
             ตามทฤษฎีจลน์ของแก๊สกล่าวว่าโมเลกุลของแก๊สแต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงอยู่ตลอดเวลาด้วยอัตราเร็วคงที่เกิดการชนกันเองและชนผนังภาชนะอยู่ตลอดเวลา การที่โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่ชนผนังภาชนะอยู่ตลอดเวลา ทำให้เกิดแรงดัน และผลรวมของแรงดันทั้งหมดที่มีต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่เรียกว่า ความดันของแก๊ส


ทำไมปริมาตรของแก๊สจึงแปรผกผันกับความดัน เมื่ออุณหภูมิและจำนวนโมลคงที่ (กฎของบอยล์)
             ที่อุณหภูมิคงที่ อัตราเร็วเฉลี่ยของแก๊สชนิดเดียวกันจะมีค่าคงที่ และที่อุณหภูมิคงที่แก๊สทุกชนิดมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน มาอธิบาย ดังนั้น จากความสัมพันธ์ที่ว่า เมื่ออุณหภูมิคงที่ ปริมาตรของแก๊สแปรผกผันกับความดัน คือเมื่อปริมาตรของแก๊สลดลง ความดันของแก๊สจะเพิ่มขึ้น และเมื่อปริมาตรของแก๊สเพิ่มขึ้น ความดันของแก๊สจะลดลง อธิบายได้ว่า การลดปริมาตรแล้วทำให้ความดันเพิ่มขึ้น เพราะการลดปริมาตรโดยอุณหภูมิคงที่ถึงแม้ว่าโมเลกุลของแก๊สจะมีความเร็วเฉลี่ยและพลังงานจลน์เฉลี่ยคงที่ แต่โมเลกุลของแก๊สจะชนผนังภาชนะบ่อยครั้งขึ้นจึงเกิดแรงดันมากขึ้น ทำให้ความดันของแก๊สเพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม ถ้าเพิ่มปริมาตรทำให้ความดันลดลง เพราะการเพิ่มปริมาตร ทำให้โมเลกุลของแก๊สชนผนังภาชนะด้วยความถี่ลดลงแรงดันจึงลดลงทำให้ความดันของแก๊สลดลง


ทำไมความดันของแก๊สจึงแปรผันตรงกับจำนวนโมล หรือจำนวนโมเลกุลของแก๊สเมื่ออุณหภูมิและปริมาตรคงที่
             เนื่องจากโมเลกุลของแก๊สแต่ละโมเลกุลมีการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงอยู่ตลอดเวลาในอัตราเร็วเฉลี่ยคงที่เมื่ออุณหภูมิคงที่ ดังนั้นเมื่อเพิ่มจำนวนโมเลกุล จะทำให้โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่ชนผนังภาชนะบ่อยครั้งขึ้น เป็นเหตุให้เกิดแรงดันมากขึ้น ในทางตรงกันข้าม ถ้าลดจำนวนโมเลกุลของแก๊ส จะทำให้โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่ชนผนังภาชนะด้วยความถี่ลดลง ทำให้แรงดันลดลง นั้นคือความดันของแก๊สลดลง

 

 

Back <<< หลักของอาโวกาโดร

Next >>>> กฏรวมแก๊ส

edit @ 10 Feb 2011 12:23:52 by PheThai

Comment

Comment:

Tweet

ขอบคุณมากๆ

#1 By เตรียมสอบ (103.7.57.18|10.66.236.109, 202.12.97.117) on 2012-08-20 15:59