ทฤษฎีจลนศาสตร์ระดับโมเลกุล: สถานะของสสาร 3 สถานะ

ว่ากันว่าจักรวาลทั้งหมดประกอบด้วยสสาร และเมื่อมีการเปลี่ยนแปลง พลังงานจะถูกสร้างขึ้น และตามปกติแล้ว ความอยากรู้อยากเห็นของมนุษย์ทำให้เราสงสัยในหลายๆ ครั้งว่าเรื่องนี้เกิดจากอะไร ตลอดประวัติศาสตร์ ได้มีการคิดค้นแบบจำลองต่างๆ เพื่ออธิบายเรื่องนี้ หนึ่งในนั้นคือ ทฤษฎีจลนพลศาสตร์ระดับโมเลกุล.

ตามแบบจำลองนี้ สสารจะประกอบด้วยหน่วยพื้นฐานที่ไม่สามารถรับรู้ได้ด้วยประสาทสัมผัส ฉันกำลังพูดถึงอะตอม ในทางกลับกัน อะตอมจะจับกลุ่มกันเพื่อสร้างโมเลกุล

ในตัวอย่างคลาสสิก โมเลกุลของน้ำมีโครงสร้างที่มีอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอมและไฮโดรเจนสองอะตอม (H2O) แต่ทฤษฏีจลนศาสตร์ไม่เพียงแต่ตั้งสมมุติฐานเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะพวกมันมีอยู่จริงด้วย สถานะพื้นฐานของสสารสามสถานะ: ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ.

• คุณอาจสนใจ: "พันธะเคมี 5 แบบ สสารมีองค์ประกอบดังนี้

ที่มาของทฤษฎีจลนศาสตร์

จนกระทั่งมาถึงการกำหนดรูปแบบของแบบจำลองนี้ เหตุการณ์ต่างๆ ได้เกิดขึ้นซึ่งทำให้สามารถให้ฐานเพื่อเสนอทฤษฎีนี้ได้

ที่จะเริ่มต้น, แนวคิดของอะตอมถือกำเนิดขึ้นในสมัยกรีกโบราณภายใต้โรงเรียนปรมาณูซึ่งเหล่าสาวกได้เผยแพร่ความคิดที่ว่าอะตอมเป็นหน่วยที่แบ่งแยกไม่ได้ที่สร้างสสารทั้งหมดในจักรวาล เดโมคริตุสเป็นหนึ่งในตัวเลขที่ยิ่งใหญ่ที่สุด แต่ข้อเสนอของเขาขัดแย้งโดยตรงกับแนวคิดของอริสโตเติลซึ่งครอบงำเวลา ดังนั้นพวกเขาจึงไม่มีใครสังเกตเห็น

จนกระทั่งต้นศตวรรษที่ 19 ความคิดของอะตอมได้ปรากฏขึ้นอีกครั้งในด้านวิทยาศาสตร์เมื่อ จอห์น ดาลตันตั้งสมมติฐานทฤษฎีอะตอมแสดงว่าสารทุกอย่างประกอบด้วยอะตอม

ก่อนหน้านี้ แดเนียล เบอร์นูลลี ในปี ค.ศ. 1738 ได้โต้แย้งว่า ก๊าซประกอบด้วยโมเลกุลที่ชนกัน และกับพื้นผิวทำให้เกิดแรงกดที่รู้สึกได้ หลังจากการเกิดขึ้นของทฤษฎีอะตอม ตอนนี้เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าโมเลกุลเหล่านี้ประกอบด้วยอะตอม

ทฤษฎีจลนพลศาสตร์ระดับโมเลกุลเกิดจากชุดของการศึกษาที่ดำเนินการส่วนใหญ่ในก๊าซ และมีข้อสรุปสุดท้ายที่คล้ายคลึงกัน ผลงานที่โดดเด่นบางส่วน ได้แก่ ผลงานของ Ludwig Boltzmann และ James Clerk Maxwell

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "สัจธรรมทั้ง 9 ประการของทฤษฎีอะตอมของดาลตัน"

อาร์กิวเมนต์

ทฤษฎีโมเลกุลจลนศาสตร์นี้สันนิษฐานว่าสสารประกอบด้วยชุดของอนุภาคที่เรียกว่าอะตอมหรือโมเลกุลของพวกมัน ที่เคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลา. เนื่องจากพวกมันไม่หยุดเคลื่อนไหว ไม่ช้าก็เร็วพวกมันชนกับอะตอมอื่นหรือกับพื้นผิว

การชนนี้เป็นจลนศาสตร์ กล่าวคือ พลังงานถูกถ่ายโอนโดยไม่สูญเสียดังนั้นอะตอมเมื่อชนกันจะถูกโยนไปในอีกทิศทางหนึ่งด้วยความเร็วเท่ากันโดยไม่หยุดการเคลื่อนไหว พลังงานจลน์ที่เกิดจากการชนจะถูกแปลเป็นแรงดันที่สัมผัสได้

ความแตกต่างระหว่างสถานะของสสาร

แม้ว่าทฤษฎีจลนพลศาสตร์ของโมเลกุลจะเกิดมาจากการศึกษาสถานะก๊าซ เนื่องจากมีการศึกษาจำนวนมาก many เกี่ยวกับเรื่องนี้ที่อนุญาตให้เขียนความคิดก็ยังทำหน้าที่อธิบายรัฐธรรมนูญของของเหลวและ แข็ง ยิ่งไปกว่านั้น ยังเสนอวิธีดูความแตกต่างระหว่างสถานะของสสารต่างๆ

ประเด็นสำคัญอยู่ที่ ระดับการเคลื่อนที่ของอะตอม. สสารประกอบด้วยชุดของอนุภาคที่เคลื่อนที่ตลอดเวลา ในก๊าซ อะตอมจะเป็นอิสระและเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงผ่านพื้นที่ว่างทั้งหมด แสดงให้เห็นถึงลักษณะของก๊าซที่จะครอบครองพื้นที่ทั้งหมดที่พวกมันมีอยู่เสมอ

ในกรณีของเหลว ระยะห่างระหว่างอะตอมไม่มากนักหากไม่เป็นเช่นนั้น พวกมันจะอยู่ใกล้กันมากขึ้น แม้ว่าจะเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วที่น้อยลง สิ่งนี้อธิบายว่าของเหลวมีปริมาตรคงที่ แต่สามารถขยายตัวบนพื้นผิวได้

โดยล่าสุด ในสถานะของแข็ง อะตอมอยู่ใกล้กันมากโดยไม่มีการเคลื่อนไหวอย่างอิสระแม้ว่าจะสั่นสะเทือนก็ตาม ดังนั้นของแข็งจึงใช้พื้นที่เฉพาะและไม่แปรผันตามปริมาตรเมื่อเวลาผ่านไป

ตามทฤษฎีจลนพลศาสตร์ของโมเลกุล แรงที่ยึดอะตอมเข้าด้วยกันเรียกว่า สามัคคี. ชื่อของมันคือเพราะของแข็งที่มีสถานะมากกว่าในสหภาพเหล่านี้นั่นคือมันมีความเหนียวมากกว่าของเหลวหรือก๊าซ

ความสำคัญของรุ่นนี้

สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับทฤษฎีนี้คือความสัมพันธ์ของการมีอยู่ของอะตอมกับคุณสมบัติทางกายภาพที่วัดได้ เช่น ความดันหรืออุณหภูมิ. นอกจากนี้ยังมีความสัมพันธ์กับสูตรทางคณิตศาสตร์ของกฎแก๊สในอุดมคติอีกด้วย

ฉันจะไม่ลงรายละเอียดมากเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่ตัวอย่างเช่นมันเห็นด้วยกับสูตรที่ระบุว่ายิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นอะตอมก็มีความเร็วที่สูงขึ้น เข้าใจได้ง่ายว่าน้ำแข็งจะกลายเป็นของเหลวแล้วกลายเป็นไอ คุณต้องใช้ความร้อน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โมเลกุล H2O จะได้รับความเร็วและทำลายแรงยึดเหนี่ยวกัน ทำให้สถานะของสสารเปลี่ยนไป