ما هذا متوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة ؟ هذا ما سنجيب عليه لاحقًا ، حيث أن متوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة يعتمد على النظرية الجزيئية الحركية للمواد ، والتي تصف سلوك المواد فيما يتعلق بحركة جسيماتها ومتوسط الطاقة الحركية فيها.
متوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة
تتكون المادة من جسيمات تتحرك باستمرار ، وجميع الجسيمات لها طاقة ، لكن الطاقة تختلف وفقًا لدرجة حرارة عينة المادة ، وهذا بدوره يحدد ما إذا كانت المادة في الحالة الصلبة ، أو السائلة ، أو الغازية ؛ حيث تحتوي الجزيئات في الحالة الصلبة على أقل كمية من الطاقة ، بينما تحتوي جزيئات الغاز على أكبر قدر من الطاقة ، لذلك درجة حرارة المادة هي مقياس لمتوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة.
النظرية الجزيئية الحركية للمواد
بعد معرفة متوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة ، من المهم معرفة النظرية الجزيئية الحركية للمواد. تنص النظرية الجزيئية الحركية للمادة على ما يلي:
- تتكون المادة من جسيمات تتحرك باستمرار.
- تمتلك جميع الجسيمات طاقة ، لكن الطاقة تختلف باختلاف درجة حرارة عينة المادة ، والتي بدورها تحدد ما إذا كانت المادة في حالة صلبة أو سائلة أو غازية.
- درجة حرارة المادة هي مقياس لمتوسط الطاقة الحركية للجسيمات.
- تمتلك الجزيئات في الحالة الصلبة أقل كمية من الطاقة ، بينما تمتلك جزيئات الغاز أكبر قدر من الطاقة.
- قد يحدث تغيير في الحالة عندما تتغير طاقة الجسيمات.
- توجد مسافات بين جسيمات المادة ، وبالتالي فإن متوسط مقدار الفراغ بين الجسيمات يزداد تدريجياً عندما تنتقل عينة من المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة أو الغازية.
- هناك قوى جذب بين الذرات أو الجزيئات ، وتصبح أقوى كلما اقتربت الجسيمات من بعضها البعض ، وتسمى هذه القوى الجاذبة بالقوى بين الجزيئات.
النظرية الجزيئية الحركية للغازات
النظرية الجزيئية الحركية ، التي تنطبق على الغازات ، لها خمسة افتراضات أساسية ، وهي كالتالي:
- تتكون الغازات من أعداد كبيرة جدًا من الجزيئات الكروية الصغيرة المتباعدة عن بعضها البعض مقارنة بحجمها ، والمسافة بين جزيئات الغاز أكبر بكثير من المسافات بين جسيمات السائل أو المادة الصلبة ، حيث قد تكون جزيئات الغاز إما ذرات أو الجزيئات ، ويتكون معظم حجم الغاز من مساحة فارغة بين الجسيمات.
- تكون جزيئات الغاز في حركة سريعة ثابتة في اتجاهات عشوائية ، وتعطي الحركة السريعة لجزيئات الغاز كمية كبيرة نسبيًا من الطاقة الحركية ، حيث أن الطاقة الحركية هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب حركته ، وتتحرك جزيئات الغاز فيها. خط مستقيم حتى تصطدم بجسيم آخر أو مع أحد جدران الحاوية الخاصة بها.
- يعتبر التصادم بين جزيئات الغاز وبين الجزيئات وجدران الأوعية تصادمات مرنة. التصادم المرن هو تصادم لا يوجد فيه فقد كامل للطاقة الحركية. يمكن نقل الطاقة الحركية من جسيم إلى آخر أثناء الاصطدام المرن ، ولكن لا يوجد تغيير في الطاقة الكلية للجسيمات المتصادمة.
- لا توجد قوى جذب أو تنافر بين جزيئات الغاز ، حيث أن القوى الجاذبة هي المسؤولة عن تكثيف جزيئات الغاز الحقيقية معًا لتكوين سائل ، ويفترض أن جزيئات الغاز المثالية ليس لها مثل هذه القوى ، مثل حركة كل جسيم. مستقل تمامًا عن حركة جميع الجسيمات الأخرى.
- يعتمد متوسط الطاقة الحركية لجزيئات الغاز على درجة حرارة الغاز ، فمع زيادة درجة حرارة الغاز تبدأ جزيئاته في التحرك بشكل أسرع ، مما يؤدي إلى زيادة طاقاتها الحركية ، وليس كل الجسيمات في العينة المعينة لها نفس السرعة ، لذلك ستحتوي العينة على جسيمات ذات نطاق من الطاقات الحركية المختلفة ، ولكن متوسط الطاقة الحركية للجسيمات في العينة يتناسب مع درجة حرارتها.
وفي ختام هذا المقال نلخص أهم ما ورد فيه متوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة بالإضافة إلى النظرية الجزيئية الحركية للمواد بشكل عام والغازات بشكل خاص وبالتفصيل أيضًا.