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5.7: 动力学分子理论与气体定律
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Kinetic Molecular Theory and the Gas Laws
 
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5.7: 动力学分子理论与气体定律

动力学分子理论(KMT)及其假设的检验是其解释和描述气体行为的能力。各种气体定律(波义耳,查尔斯,盖-呂萨克,阿伏伽德罗和道尔顿定律)可以从KMT的假设中得出,这些假设使化学家相信理论准确地代表了气体分子的性质。

动力学分子理论解释了气体的行为

回顾了气体压力是由快速移动的气体分子施加的,并且直接取决于每单位时间撞击到单位面积壁上的分子的数量,KMT从概念上解释了气体的行为,如下所示:

    盖-呂萨克定律:如果温度升高,气体分子的平均速度和动能就会增加。如果体积保持恒定,则气体分子的速度增加会导致与容器壁的碰撞更频繁,更有力,从而增加压力。这也称为阿蒙顿定律 查尔斯定律:如果气体的温度升高,则只有在气体所占体积增加的情况下,才能保持恒定压力。这将导致分子到达容器壁的平均行进距离更大,并且壁表面积增加。这些条件将减少分子-壁碰撞的频率和单位面积的碰撞次数,两者的综合作用可以平衡由于较高的温度下更大的动能而增加的碰撞力的作用。
  • 波义耳定律:如果气体量减少,容器壁面积减小,并且分子-壁碰撞频率增加,这两者都会增加气体施加的压力。 阿伏伽德罗定律:在恒定的压力和温度下,分子-壁碰撞的频率和作用力是恒定的。在这种情况下,增加气体分子的数量将需要按比例增加容器的体积,以减少每单位面积的碰撞次数,以补偿碰撞次数的增加。 道尔顿定律:由于它们之间的距离较大,因此混合物中的一种气体分子会以相同的频率轰击容器壁,无论是否存在其他气体,并且气体混合物的总压力等于每种气体的(分)压之和。

    本文改编自 Openstax,化学2e, 9.5节:动力学-分子理论。

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