Teori Molekul Kinetik Gas

Itu teori gas kinetik adalah model ilmiah yang menjelaskan perilaku fisik gas sebagai gerakan partikel molekul yang menyusun gas. Dalam model ini, partikel submikroskopik (atom atau molekul) yang membentuk gas terus bergerak di dalamnya gerakan acak, terus-menerus bertabrakan tidak hanya dengan satu sama lain tetapi juga dengan sisi-sisi wadah apa pun gas itu dalam. Gerakan inilah yang menghasilkan sifat fisik gas seperti panas dan tekanan.

Teori kinetik gas juga disebut hanya teori kinetik, atau model kinetik, atau model kinetik-molekul. Ini juga dapat dengan berbagai cara diterapkan pada cairan maupun gas. (Contoh dari Gerakan Brown, dibahas di bawah, menerapkan teori kinetik ke cairan.)

Filsuf Yunani Lucretius adalah pendukung bentuk awal atomisme, meskipun ini sebagian besar dibuang selama beberapa abad demi model gas fisik yang dibangun di atas karya non-atom dari Aristoteles. Tanpa teori materi sebagai partikel kecil, teori kinetik tidak berkembang dalam kerangka Aristoteles ini.

Karya Daniel Bernoulli menyajikan teori kinetik kepada audiens Eropa, dengan 1738 publikasi tentang Hydrodynamica. Pada saat itu, bahkan prinsip-prinsip seperti konservasi energi belum ditetapkan, dan banyak pendekatannya tidak diadopsi secara luas. Selama abad berikutnya, teori kinetik menjadi lebih banyak diadopsi di kalangan ilmuwan, sebagai bagian dari tren yang berkembang terhadap para ilmuwan yang mengadopsi pandangan modern tentang materi sebagai terdiri dari atom.

Salah satu lynchpin yang secara eksperimental mengkonfirmasikan teori kinetik, dan atomisme bersifat umum, terkait dengan gerak Brown. Ini adalah gerakan partikel kecil yang tersuspensi dalam cairan, yang di bawah mikroskop tampak tersentak secara acak. Dalam makalah 1905 yang diakui, Albert Einstein menjelaskan gerakan Brown dalam hal tumbukan acak dengan partikel-partikel yang menyusun cairan. Makalah ini adalah hasil dari Einstein tesis doktoral bekerja, di mana ia menciptakan formula difusi dengan menerapkan metode statistik untuk masalah tersebut. Hasil yang serupa dilakukan secara independen oleh fisikawan Polandia Marian Smoluchowski, yang menerbitkan karyanya pada tahun 1906. Bersama-sama, penerapan teori kinetik ini berjalan jauh untuk mendukung gagasan bahwa cairan dan gas (dan, kemungkinan, juga padatan) terdiri dari partikel-partikel kecil.

Teori kinetik melibatkan sejumlah asumsi yang fokus pada kemampuan untuk berbicara tentang suatu gas ideal.

• Molekul diperlakukan sebagai partikel titik. Secara khusus, salah satu implikasi dari hal ini adalah bahwa ukurannya sangat kecil dibandingkan dengan jarak rata-rata antar partikel.
• Jumlah molekul (N) sangat besar, sejauh pelacakan perilaku partikel individu tidak dimungkinkan. Sebaliknya, metode statistik diterapkan untuk menganalisis perilaku sistem secara keseluruhan.
• Setiap molekul diperlakukan sama dengan molekul lainnya. Mereka dipertukarkan dalam hal berbagai properti mereka. Ini lagi membantu mendukung gagasan bahwa partikel individu tidak perlu dilacak, dan bahwa metode statistik teori cukup untuk sampai pada kesimpulan dan prediksi.
• Molekul bergerak konstan dan acak. Mereka patuh Hukum gerak Newton.
• Tabrakan antara partikel, dan antara partikel dan dinding wadah untuk gas, sempurna tumbukan elastis.
• Dinding wadah gas diperlakukan sebagai sangat kaku, tidak bergerak, dan sangat besar (dibandingkan dengan partikel).

Hasil dari asumsi ini adalah Anda memiliki gas di dalam wadah yang bergerak secara acak di dalam wadah. Ketika partikel-partikel gas bertabrakan dengan sisi wadah, mereka memantul dari sisi wadah dalam a tabrakan elastis sempurna, yang berarti bahwa jika mereka menyerang pada sudut 30 derajat, mereka akan terpental pada 30 derajat sudut. Komponen kecepatannya tegak lurus dengan sisi wadah berubah arah tetapi tetap sama besarnya.

Teori kinetik gas adalah signifikan, karena sekumpulan asumsi di atas mengarahkan kita untuk mendapatkan hukum gas ideal, atau persamaan gas ideal, yang menghubungkan tekanan (hal), volume (V), dan suhu (T), dalam hal konstanta Boltzmann (k) dan jumlah molekul (N). Persamaan gas ideal yang dihasilkan adalah:

pV = NkT