Ποιες κινητικές υποθέσεις μοριακής θεωρίας αποτυγχάνουν σε χαμηλές θερμοκρασίες;
1. Χωρίς διαμοριακές δυνάμεις: Μία από τις βασικές υποθέσεις είναι ότι τα μόρια αερίου δεν έχουν διαμοριακές δυνάμεις. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, αυτές οι δυνάμεις γίνονται πιο σημαντικές. Τα μόρια επιβραδύνουν, επιτρέποντας ελκυστικές δυνάμεις όπως οι δυνάμεις van der Waals να κυριαρχούν. Αυτό οδηγεί σε αποκλίσεις από την ιδανική συμπεριφορά αερίου, όπως η υγροποίηση.
2. Αμελητέος μοριακός όγκος: Η θεωρία υποθέτει ότι τα μόρια αερίου έχουν αμελητέα όγκο σε σύγκριση με τον όγκο του δοχείου. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, τα μόρια αερίου κινούνται πιο αργά και καταλαμβάνουν μικρότερους χώρους. Ο μοριακός όγκος γίνεται πιο σημαντικός σε σχέση με τον όγκο του δοχείου, οδηγώντας σε αποκλίσεις από την ιδανική συμπεριφορά.
3. Ελαστικές συγκρούσεις: Η υπόθεση των απόλυτα ελαστικών συγκρούσεων (χωρίς απώλεια ενέργειας) επηρεάζεται επίσης σε χαμηλές θερμοκρασίες. Στην πραγματικότητα, κάποια ενέργεια χάνεται ως θερμότητα κατά τη διάρκεια συγκρούσεων, ειδικά όταν τα μόρια είναι πιο κοντά μαζί.
4. Η μέση κινητική ενέργεια είναι ανάλογη με τη θερμοκρασία: Η θεωρία δηλώνει ότι η μέση κινητική ενέργεια είναι άμεσα ανάλογη με την απόλυτη θερμοκρασία. Αυτό ισχύει για τα ιδανικά αέρια, αλλά σε χαμηλές θερμοκρασίες, τα κβαντικά αποτελέσματα γίνονται σημαντικά. Τα επίπεδα ενέργειας των μορίων κβαντοποιούνται και η σχέση μεταξύ της μέσης κινητικής ενέργειας και θερμοκρασίας δεν είναι πλέον αυστηρά γραμμική.
Συνέπειες της αποτυχίας:
Η κατανομή αυτών των υποθέσεων σε χαμηλές θερμοκρασίες οδηγεί σε:
* αποκλίσεις από τον ιδανικό νόμο για το αέριο: Τα πραγματικά αέρια συμπεριφέρονται διαφορετικά από τα ιδανικά αέρια σε χαμηλές θερμοκρασίες, με την πίεση και τον όγκο που αποκλίνει από τις ιδανικές προβλέψεις του νόμου για το φυσικό αέριο.
* υγροποίηση: Σε επαρκώς χαμηλές θερμοκρασίες, οι ελκυστικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων γίνονται αρκετά ισχυρές ώστε να ξεπεράσουν την κινητική τους ενέργεια, προκαλώντας τη συμπύκνωση του αερίου σε υγρό.
Συμπέρασμα:
Η κινητική μοριακή θεωρία παρέχει ένα χρήσιμο μοντέλο για την κατανόηση της συμπεριφοράς του φυσικού αερίου, αλλά είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι είναι μια εξιδανίκευση. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, οι υποθέσεις καταρρέουν, οδηγώντας σε σημαντικές αποκλίσεις από την ιδανική συμπεριφορά αερίου.
