نظرية ديناميكا الغازات

تنص نظرية ديناميكا الغازات

 على أن الغازات تتكون من ذرات منفردة أو جزيئات منفردة 

 وكل منها له كتلة ${\displaystyle m}$ وسرعة ${\displaystyle v}$. 

وتتناسب متوسط طاقة الحركة لجميع الجسيمات تناسبا طرديا مع درجة الحرارة.

${\displaystyle {\overline {E_{\mathrm {kin} }}}={\frac {1}{2}}m{\bar {v^{2}}}={\frac {3}{2}}k_{\mathrm {B} }T}$

حيث ${\displaystyle {\bar {v^{2}}}}$ متوسط مربع سرعة الجسيمات ، وk_B ثابت بولتزمان.

ومنها نرى أن الجزيئات تتحرك بسرعات كبيرة عندما تكون درجة حرارة الغاز عالية. 

تفعل ذلك فلا تكون سرعاتها متساوية 

 وإنما تتبع السرعات توزيعا احصائيا منتظما، ويسمى هذا التوزيع توزيع ماكسويل-بولتزمان.

فإذا كان الغاز موجودا في وعاء حجمه ${\displaystyle V}$ تصتدم جزيئات الغاز باستمرار بجدار الوعاء وترتد منه. 

بذلك تعطي الجزيئات بعضا من زخم حركتها 

 وتعطي الجزيئات جزءا من زخم حركتها للجدار في كل ثانية على كل سنتيمتر مربع من سطح الجدار. 

وتؤثر صدمات الجزيئات على كل جزء من أجراء جدار بقوة نسميها "ضغط الغاز" ${\displaystyle p}$.

• زخم حركة الجزيئ = الكتلة . السرعة

= ${\displaystyle m}$ . ${\displaystyle v}$

ويكون ذلك الضغط كبيرا كلما زادت سرعة الجسيمات. فمن ناحية يزداد معدل اصتدام الجزيئات بالجدار بزيادة سرعة الجزيئات 

 ومن جهة أخرى تكون الصدمات أكثر شدة بزيادة السرعة و يزداد جزء زخم الحركة الذي تعطيه الجزيئات إلى الجدار . 

فإذا زادت كثافة الجزيئات في الغاز ${\displaystyle N/V}$ يزيد احتمال اصتدام الجزيئات بالجدار . 

من ذلك يمكن استنباط معادة الضغط للغاز:

${\displaystyle p={\frac {2}{3}}{\frac {N}{V}}{\frac {m}{2}}{\bar {v^{2}}}={\frac {2}{3}}{\frac {N}{V}}{\overline {E_{\mathrm {kin} }}}}$.

وإذا عوضنا عن متوسط طاقة الحركة للجزيئات بدرجة الحرارة ، نحصل على معادلة اغاز المثالي :

${\displaystyle p\cdot V=Nk_{\mathrm {B} }T}$.

تنطبق تلك المعادلة على غازات قليلة الكثافة وعند درجة حرارة عالية. 

وعند استنباطنا لها فقد أهملنا قوي التجاذب بين الجسيمات ، التي تخفض من ضغط الجسيمات على جدار الوعاء.

 وفوق ذلك فإن الجزيئات لها حجم ولا يمكن للغاز أن ينكمش إلى ما لانهاية لأن الجزيئات تشغل جزء من الحجم. 

أما وصف حالة غاز حقيقي فيمكن بتطبيق معادلة فان دير فال.