ทฤษฎีจลน์ของแก๊สเกิดขึ้นจากแนวคิดที่ว่า "โมเลกุลขอสารทุกชนิดมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา" และสามารถนำมาสรุปเป็นข้อๆ ได้ดังนี้
1.เวลาที่โมเลกุลใชในการชนข้างภาชนะนานเท่ากับเวลาที่โมเลกุลแก๊สเคลื่อนทีไปและกลับในภาชนะนั้น
2.รากที่สองของค่าเฉลี่ยอัตราเร็วโมเลกุลแก๊ส
3.ความดันของแก๊สในภาชนะเกิดแรงดันของโมเลกุลแก๊สทั้งหมดในภาชนะ มีค่าเท่ากันทุกทิศทาง
4.พลังงานเฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สในภาชนะมีค่าเท่ากับพลังงานทั้งหมดของโมเลกุลแก๊สในภาชนะ
5.สมการทฤษฎีแก๊สจะได้
พลังงานภายในแก๊ส
พลังงานภายในแก๊ส คือ ผลรวมของพลังงานของโมเลกุลแก๊สทั้งหมดภายในภาชนะนั้นด้วยเหตุที่โมเลกุลแก๊สเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วสูงและแรงยึดเหนียระหว่างโมเลกุลแก๊สแทบจะไม่มีเลยพลังงานของโมเลกุลจึงอยู่ในรูปของ"พลังงานจลน์" เพียงอย่างเดียว
หมายเหตุ พลังงานภายในแก๊สอะตอมคู่จะมีค่ามากกว่าแก๊สอะตอมเดี่ยวเพราะในขณะที่แก๊สอะตอมคู่เคลื่อนที่จะเกิดการหมุน จึทำให้เกิดพลังงานจลน์เชิงเส้นและเชิงมุมขึ้น ซึ้งขนาดของพลังงานมีค่าดังนี้
จากการขยายตัวของแก๊ส
พิจารณาได้ 2 แบบ
1. จากการขยายตัว เมื่อความดันคงที่
เป็นการขยายตัวแก๊สช้าๆ แล้วทำให้เกิดงาน มีค่าเท่ากับ
เป็นการขยายตัวแก๊สช้าๆ แล้วทำให้เกิดงาน มีค่าเท่ากับ
กฏข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิกส์
กล่าวว่า "พลังงานทั้หมดในระบบมีค่าคงที่ พลังงานไม่มีการสูญหาย แต่สามารถเปลี่ยนรูปได้"
พลังงานภายในนี้สามารถเปลี่ยนรูปไปมาระหว่างพลังงาน 2 รูปแบบด้วยกัน
1.พลังงานความร้อนที่เข้าหรือออกจากระบบ
2.งานที่เกิดขึ้นจากระบบ
ซึ่งสามารถเขียนในรูปความสัมพันธ์ได้ดังนี้
ข้อสังเกต
1.ถ้าต้องการคำนวณหาปริมาณความร้อนจากวัตถุที่เป็นของแข็งหรือของเหลว
1.ถ้าต้องการคำนวณหาปริมาณความร้อนจากวัตถุที่เป็นของแข็งหรือของเหลว
2.ถ้าต้องการคำนวณหปริมาณความร้อนจากแก๊สให้ใช้สมการ
สูตรการคำนวนเกี่ยวกับแก๊ส
1.การหารากที่สองของอัตราเร็วกำลังสองเฉลี่ยของโมเลกุลแก๊ส
1.1 ถ้าโจทย์ไม่ได้กำหนดอุณหภูมิมาให้การคำนวณใช้สมการ 3
1.2 ถ้าโจทย์กำหนดอุณหภูมิ(T)มาให้การคำนวณให้ใช้ความสัมพันธ์ของสมการที่ 2 และ 3
-ถ้าแก๊สชนิดเดีวกันจะได้
-ถ้าแก๊สต่างชนิดกันจะได้
2.การคำนวณหาพลังงานจลน์ของโมเลกุลแก๊ส
2.1 ถ้าโจทย์ไม่ได้กำหนดอุณหภูมิมาให้ การคำนวณให้ใช้สมการ 4 หาพลังงานจลน์ทั้งหมดในภาชนะ
2.2 ถ้าโจทย์กำหนดอุณหภูมิมาให้ การคำนวณให้ใช้สมการ 2 และ 4 หาพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊ส
ข้อสังเกต จากสมการจะเห็นได้ว่าพลังงานภาบในแก๊สจะขึ้นอยู่กับความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิ โดยมีการเปลี่ยนแปลงดังนี้
3.การคำนวณหางานจากการขยายตัวของแก๊ส
3.1. งานจากการขยายตัวของแก๊ส เมื่อความดันคงที่
3.2. งานจากการขยายตัวของแก๊ส เมื่อความดันไม่คงที่
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น