기체의 운동 이론으로도 알려진 운동 분자 이론은 다음을 추구하는 강력한 모델입니다. 가스의 소규모 이동 측면에서 가스의 측정 가능한 특성 설명 입자. 운동 이론은 입자의 운동 측면에서 가스의 특성을 설명합니다. 운동 이론은 여러 가지 가정을 기반으로하며이 때문에 근사 모델입니다.
운동 모델의 가스는 "완벽한"것으로 간주됩니다. 완벽한 기체는 완전히 무작위로 움직이고 결코 움직이지 않는 분자로 구성됩니다. 모든 가스 입자 충돌은 완전히 탄력적이므로 에너지 손실이 없습니다. (그렇지 않다면 가스 분자는 결국 에너지가 부족하여 바닥에 축적됩니다. 컨테이너.) 다음 가정은 분자의 크기가 무시해도된다는 것입니다. 직경. 이것은 헬륨, 네온 또는 아르곤과 같은 매우 작은 단일 원자 가스에 거의 해당됩니다. 마지막 가정은 가스 분자가 충돌 할 때를 제외하고는 상호 작용하지 않는다는 것입니다. 운동 이론은 분자 사이의 정전기력을 고려하지 않습니다.
가스에는 세 가지 고유 속성, 압력, 온도 및 부피가 있습니다. 이 세 가지 속성은 서로 연결되어 있으며 운동 이론을 사용하여 설명 할 수 있습니다. 압력은 가스 용기의 벽에 부딪히는 입자로 인해 발생합니다. 풍선과 같은 비 강성 용기는 풍선 내부의 가스 압력이 풍선 외부의 압력과 같아 질 때까지 팽창합니다. 가스가 저압 일 때 충돌 횟수는 고압 일 때보 다 적습니다. 고정 된 부피에서 가스의 온도를 높이면 열로 인해 입자가 더 빠르게 이동하므로 압력도 증가합니다. 마찬가지로 기체가 이동할 수있는 부피를 늘리면 압력과 온도가 모두 낮아집니다.
Robert Boyle은 가스의 특성 사이의 연관성을 최초로 발견 한 사람 중 하나입니다. 보일의 법칙은 일정한 온도에서 가스의 압력은 부피에 반비례한다고 말합니다. Jacques Charles가 온도를 고려한 후 Charles의 법칙은 고정 된 압력에 대해 가스의 부피가 온도에 정비례한다는 것을 발견했습니다. 이 방정식을 결합하여 가스 1 몰 pV = RT (p는 압력, V는 부피, T는 온도, R은 보편적 인 가스 상수)에 대한 완벽한 가스 상태 방정식을 형성했습니다.
완벽한 가스 법칙은 저압에서 잘 작동합니다. 고압 또는 저온에서 가스 분자는 상호 작용할 수있을만큼 충분히 근접해 있습니다. 기체가 액체로 응축되도록하는 것은 이러한 상호 작용이며, 기체가 없으면 모든 물질은 기체 상태가됩니다. 이러한 상호 작용 상호 작용을 Van der Waals 힘이라고합니다. 따라서 분자간 힘을 설명하는 구성 요소를 포함하도록 완벽한 기체 방정식을 수정할 수 있습니다. 이 더 복잡한 방정식을 반 데르 발스 상태 방정식이라고합니다.