Lub ntuj tshwm sim thiab cov txheej txheem nyob ib puag ncig peb yog qhov nyuaj heev. Rau lawv cov lus piav qhia lub cev, yuav tsum siv cov cuab yeej ua lej cumbersome thiab ntau yam tseem ceeb yuav tsum tau muab coj los rau hauv tus account. Txhawm rau zam qhov teeb meem no, qee cov qauv yooj yim tau siv hauv physics, uas ua rau muaj txiaj ntsig zoo rau kev txheeb xyuas lej ntawm cov txheej txheem, tab sis xyaum tsis cuam tshuam qhov tseeb ntawm nws cov lus piav qhia. Ib tug ntawm lawv yog cov qauv roj zoo tagnrho. Cia peb xav txog nws kom ntxaws ntxiv hauv kab lus.
Lub tswvyim ntawm ib qho roj zoo tagnrho
Ib qho roj zoo tagnrho yog lub xeev ntawm kev sib sau ntawm cov khoom, uas muaj cov ntsiab lus ntawm cov khoom uas tsis cuam tshuam nrog ib leeg. Cia peb piav cov ntsiab lus no kom ntxaws ntxiv.
Ua ntej, peb tab tom tham txog cov ntsiab lus ntawm cov khoom siv uas ua rau cov roj zoo tagnrho. Qhov no txhais tau hais tias nws cov molecules thiab atoms tsis muaj qhov loj me, tab sis muaj qee qhov loj. Nws yog siab tawvKev kwv yees tuaj yeem ua rau suav nrog qhov tseeb tias nyob rau hauv tag nrho cov pa roj tiag tiag ntawm qhov tsis tshua muaj siab thiab kub siab, qhov kev ncua deb ntawm cov molecules ntau dua li lawv qhov ntev linear.
Thib ob, cov molecules hauv cov roj zoo tagnrho yuav tsum tsis txhob cuam tshuam nrog ib leeg. Hauv kev muaj tiag, kev sib cuam tshuam ib txwm muaj. Yog li, txawm tias atoms ntawm noble gases muaj kev nyiam dipole-dipole. Hauv lwm lo lus, van der Waals kev sib cuam tshuam yog tam sim no. Txawm li cas los xij, piv nrog lub zog kinetic ntawm kev sib hloov thiab kev hloov pauv ntawm cov molecules, cov kev sib cuam tshuam me me uas lawv tsis cuam tshuam rau cov khoom ntawm cov roj. Yog li ntawd, lawv tsis tuaj yeem xav txog thaum daws teeb meem.
Nws yog ib qho tseem ceeb uas yuav tsum nco ntsoov tias tsis yog txhua yam roj av uas qhov ntom ntom qis thiab qhov kub thiab txias tuaj yeem suav tias yog qhov zoo tagnrho. Ntxiv nrog rau kev sib cuam tshuam ntawm van der Waals, muaj lwm yam, muaj zog ntawm cov ntawv cog lus, piv txwv li, hydrogen bonds ntawm H 2 O molecules, uas ua rau muaj kev ua txhaum tag nrho ntawm cov roj ideality. Vim li no, dej vapor tsis yog cov roj zoo tagnrho, tab sis huab cua yog.
Lub cev qauv ntawm cov roj zoo tagnrho
Tus qauv no tuaj yeem sawv cev raws li hauv qab no: xav tias cov roj av muaj N hais. Cov no tuaj yeem yog atoms thiab molecules ntawm ntau yam tshuaj thiab cov khoom. Tus naj npawb ntawm N hais yog loj, yog li chav tsev "mole" feem ntau yog siv los piav qhia nws (1 mole sib haum rau Avogadro tus lej). Lawv txhua tus txav mus rau hauv qee qhov ntim V. Particle motionsyog chaotic thiab ywj siab ntawm ib leeg. Txhua tus ntawm lawv muaj qhov ceev v thiab txav mus raws txoj kev ncaj.
Txoj kev xav, qhov tshwm sim ntawm kev sib tsoo ntawm cov khoom yog yuav luag xoom, vim lawv qhov loj me me piv rau qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv. Txawm li cas los xij, yog tias muaj kev sib tsoo tshwm sim, ces nws yog elastic kiag li. Hauv qhov kawg, tag nrho lub zog ntawm cov khoom thiab lawv lub zog kinetic tau txuag.
Tus qauv txiav txim siab ntawm cov roj zoo tagnrho yog cov txheej txheem classical nrog ntau cov ntsiab lus. Yog li ntawd, qhov ceev thiab lub zog ntawm cov khoom hauv nws ua raws li kev faib tawm ntawm Maxwell-Boltzmann. Qee qhov muaj qhov nrawm nrawm, thaum lwm tus muaj qhov nrawm nrawm. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, muaj ib tug tej yam nqaim ceev txwv, nyob rau hauv uas lub feem ntau tshwm sim qhov tseem ceeb ntawm no kom muaj nuj nqis dag. Lub nrawm faib ntawm nitrogen molecules yog qhia schematically hauv qab no.
Kinetic theory of gases
Tus qauv ntawm cov roj zoo tshaj plaws uas tau piav qhia saum toj no tshwj xeeb txiav txim siab cov khoom ntawm cov roj. Tus qauv no yog thawj zaug los ntawm Daniel Bernoulli hauv 1738.
Tom qab ntawd, nws tau tsim los rau nws lub xeev tam sim no los ntawm Lub Yim Hli Kroenig, Rudolf Clausius, Mikhail Lomonosov, James Maxwell, Ludwig Boltzmann, Marian Smoluchowski thiab lwm tus kws tshawb fawb.
Lub kinetic txoj kev xav ntawm cov kua dej, raws li lub hauv paus ntawm cov qauv roj zoo tagnrho yog tsim, piav qhia ob qho tseem ceeb macroscopic ntawm lub cev raws li nws tus cwj pwm microscopic:
- Lub siab hauv cov pa roj yog qhov tshwm sim ntawm kev sib tsoo ntawm cov khoom nrog cov phab ntsa ntawm lub nkoj.
- Qhov kub hauv qhov system yog qhov tshwm sim ntawm qhov kev txav mus tas li ntawm cov molecules thiab atoms.
Cia peb nthuav ob lub ntsiab lus ntawm lub kinetic theory.
Gas siab
Cov qauv roj zoo tagnrho suav tias muaj kev ntxhov siab tas li ntawm cov khoom hauv lub cev thiab lawv qhov kev sib tsoo tas li nrog cov phab ntsa ntawm lub nkoj. Txhua qhov kev sib tsoo zoo li no suav hais tias yog elastic kiag li. Cov particle loj me me (≈10-27-10-25 kg). Yog li ntawd, nws tsis tuaj yeem tsim ntau lub zog hauv kev sib tsoo. Txawm li cas los xij, tus naj npawb ntawm cov khoom sib tsoo, thiab yog li tus naj npawb ntawm kev sib tsoo, yog loj (≈1023). Tsis tas li ntawd, lub hauv paus txhais tau tias square tshaj tawm ntawm cov ntsiab lus yog ob peb puas meters ib ob ntawm chav tsev kub. Tag nrho cov no ua rau kev tsim kom muaj kev txaus siab ntawm cov phab ntsa ntawm lub nkoj. Nws tuaj yeem suav nrog cov qauv hauv qab no:
P=Nmvcp2 / (3V), qhov twg vcp is root mean square velocity, m is particle mass.
Qhov ntsuas kub tsis txaus
Raws li cov qauv roj zoo tagnrho, qhov kub thiab txias yog qhov tshwj xeeb txiav txim siab los ntawm qhov nruab nrab kinetic zog ntawm cov molecule lossis atom hauv cov kab ke hauv kev kawm. Koj tuaj yeem sau cov lus qhia hauv qab no uas hais txog lub zog kinetic thiab qhov kub thiab txias rau qhov zoo tagnrho roj:
m vcp2 / 2=3 / 2kB T.
Ntawm no kB yog Boltzmann tas li. Los ntawm qhov sib npaug no peb tau txais:
T=m vcp2 / (3kB).
kev sib npaug ntawm lub xeev
Yog tias peb muab cov lus hais saum toj no rau qhov siab P thiab qhov kub thiab txias T, peb tuaj yeem sau qhov sib npaug hauv qab no:
PV=nRT.
Ntawm no yog cov khoom hauv moles, R yog cov pa tsis tu ncua qhia los ntawm D. I. Mendeleev. Qhov kev qhia no yog qhov sib npaug tseem ceeb tshaj plaws nyob rau hauv txoj kev xav ntawm cov gases zoo tagnrho, vim tias nws sib xyaw peb qhov ntsuas kub (V, P, T) thiab tsis nyob ntawm cov yam ntxwv ntawm cov roj.
Kev sib npaug thoob ntiaj teb tau sim thawj zaug los ntawm Fab Kis tus kws kho mob Emile Clapeyron hauv xyoo pua 19th thiab tom qab ntawd coj mus rau nws cov ntawv niaj hnub los ntawm Lavxias tus kws tshuaj ntsuam xyuas Mendeleev, uas yog vim li cas tam sim no nws muaj npe ntawm cov kws tshawb fawb.
