نظريه جنبشي گازها

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: قوانين مكانيك را مي.توان بطور آماري در دو سطح مختلف به مجموعه.اي از اتمها اعمال كرد در سطحي كه نظريه جنبشي گازها ناميده مي.شود. به طريقي كم و بيش فيزيكي و با استفاده از روشهاي نسبتا ساده ميانگين گيري رياضي ، عمل مي.كنيم. براي فهم نظريه جنبشي گاز را در فشار ، دما ، گرماي ويژه و انرژي داخلي اين روش را كه در سطح بكار برده مي.شود.

نگاه اجمالي
در ترموديناميك فقط با متغيرهاي ماكروسكوپيك ، مانند فشار و دما و حجم سر و كار داريم. قوانين اصلي ترموديناميك.ها بر حسب چنين كميتهايي بيان مي.شوند. ابدا درباره اين امر كه ماده از اتمها ساخته شده است صحبتي نمي.كنند. ليكن مكانيك آماري ، كه با همان حيطه.اي از علم سر و كار دارد كه ترموديناميك از آن بحث مي.كند و وجود اتمها را از پيش مفروض مي.داند. قوانين اصلي مكانيك آماري حامي قوانين مكانيك.اند كه در حدود اتمهاي تشكيل دهنده سيسنم بكار مي.روند.

تاريخچه
نظريه جنبشي توسط رابرت بويل (Rabert Boyle) (1627 – 1691) ، دانيل بونولي (1700 – 1782) ، جيمز ژول (1818 – 1889) ، كرونيگ (1822 – 1874) ، رودولف كلاوسيوس (1822 – 1888) و كلرك ماكسول ( 1831 – 1879 ) و عده.اي ديگر تكوين يافته است. در اينجا نظريه جنبشي را فقط در مورد گازها بكار مي.بريم، زيرا برهم كنش.هاي بين اتمها ، در گازها به مراتب متغيرترند تا در مايعات. و اين امر مشكلات رياضي را خيلي آسانتر مي.كند.

در سطح ديگر مي.توان قوانين مكانيك را بطور آماري و با استفاده از روشهايي كه صوري.تر و انتزاعي.تر از روشهاي نظريه جنبشي هستند بكار برد. اين رهيافت كه توسط جي ويلارد گيبس (J.willard Gibbs) و لودويگ بولتز ماني (Ludwig Boltz manni) (1844 – 1906) و ديگران تكامل يافته است، مكانيك آماري ناميده مي.شود، كه نظريه جنبشي را به عنوان يكي از شاخه.هاي فرعي در بر مي.گيرد. با استفاده از اين روشها مي.توان قوانين ترموديناميك را به دست آورد. بدين ترتيب معلوم مي.شود كه ترموديناميك شاخه.اي از علم مكانيك است.

محاسبه فشار بر پايه نظريه جنبشي
فشار يك گاز ايده.آل را با استفاده از نظريه جنبشي محاسبه مي.كنند. براي ساده كردن مطلب ، گازي را در يك ظرف مكعب شكل با ديواره.هاي كاملا كشسان در نظر مي.گيريم. فرض مي.كنيم طول هر ضلع مكعب L باشد. سطحهاي عمود بر محور X را كه مساحت هر كدام e2 است. A1 و A2 مي.ناميم. مولكولي را در نظر مي.گيريم كه داراي سرعت V باشد. سرعت V را مي.توان در راستاي يالهاي مولفه.هاي Vx و Vy و Vz تجزيه كرد. اگر اين ذره با A1 برخورد كند در بازگشت مولفه X سرعت آن معكوس مي شود. اين برخورد اثري رو ي مولفه Vy و يا Vy ندارد در نتيجه متغير اندازه حركت عبارت خواهد بود :

(m Vx - m Vx) = 2 m Vx - )= اندازه حركت اوليه – اندازه حركت نهايي

كه بر A1 عمود است. بنابراين اندازه حركتي e به A1 داده مي.شود برابر با m Vx2 خواهد بود زيرا اندازه حركت كل پايسته است.

زمان لازم براي طي كردن مكعب برابر خواهد بود با Vx/L. در A2 دوباره مولفه y سرعت معكوس مي.شود و ذره به طرف A1 باز مي.گردد. با اين فرض كه در اين ميان برخوردي صورت نمي.گيرد مدت رفت و برگشت برابر با 2 e Vx خواهد بود. به طوري كه آهنگ انتقال اندازه حركت از ذره به A1 عبارت است: mVx2/e = Vx/2e . 2 mVx ، براي به دست آوردن نيروي كل وارد بر سطح A1 ، يعني آهنگ انتقال اندازه حركتي از طرف تمام مولكولهاي گاز به A1 داده مي.شود.

(P = M/e(Vx12 + Vx22 + Vx32

P = 1/2eV2

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 195]