ما هو متوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة سنجيب عن هذا لاحقًا، حيث أن متوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة يعتمد على النظرية الحركية الجزيئية للمواد، والتي تصف سلوك المواد من حيث حركة جسيماتها ومتوسط الطاقة الحركية فيها.
جدول المحتويات
متوسط الطاقة الحركية للجسيمات في مادة ما
تتكون المادة من جسيمات تتحرك باستمرار، وجميع الجسيمات لها طاقة، لكن الطاقة تختلف حسب درجة حرارة عينة المادة، وهذا بدوره يحدد ما إذا كانت المادة في الحالة الصلبة، أو السائلة، أو الغازية ؛ عندما تحتوي جزيئات الحالة الصلبة على أقل طاقة بينما تحتوي جزيئات الغاز على أكبر قدر من الطاقة، فإن درجة حرارة المادة هي مقياس لمتوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة. [1]
النظرية الجزيئية الحركية للمواد
بعد تحديد متوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة، من المهم معرفة النظرية الحركية الجزيئية للمواد لأن النظرية الحركية الجزيئية للمادة تقول[1]
- 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.
- يمكن أن يحدث تغيير في الحالة عندما تتغير طاقة الجسيمات.
- توجد مسافات بين جسيمات المادة، وبالتالي فإن متوسط مقدار الفراغ بين الجسيمات يزداد تدريجياً مع تغير عينة من المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة أو الغازية.
- هناك قوى جذب بين الذرات أو الجزيئات، وهي تزداد قوة كلما اقتربت الجسيمات من بعضها، وتسمى هذه القوى الجاذبة بالقوى بين الجزيئات.
أنظر أيضا النظرية الجزيئية الحركية تصف سلوك المادة.
النظرية الجزيئية الحركية للغازات
النظرية الجزيئية الحركية التي تنطبق على الغازات لها خمسة افتراضات أساسية، وهي كالتالي[2]
- تتكون الغازات من عدد كبير جدًا من الجسيمات الكروية الصغيرة التي تكون متباعدة على نطاق واسع مقارنة بحجمها، والمسافة بين جزيئات الغاز أكبر بكثير من المسافة بين جسيمات السائل أو الصلب، حيث يمكن أن تكون جزيئات الغاز ذرات أو جزيئات، و الجزء الأكبر من حجم الغاز هو مساحة فارغة بين الجسيمات.
- تتحرك جزيئات الغاز باستمرار بسرعة في اتجاهات عشوائية، وتنتج الحركة السريعة لجزيئات الغاز كمية كبيرة نسبيًا من الطاقة الحركية، نظرًا لأن الطاقة الحركية هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب حركته، وتتحرك جزيئات الغاز في خط مستقيم حتى تصطدم بجسيم آخر أو مع أحد جدران الحاوية الخاصة بها.
- تسمى الاصطدامات بين جزيئات الغاز وبين الجزيئات وجدران الأوعية بالاصطدامات المرنة. التصادم المرن هو التصادم الذي لا يوجد فيه فقد كامل للطاقة الحركية. في حالة الاصطدام المرن، يمكن نقل الطاقة الحركية من جسيم إلى آخر، ولكن لا يوجد تغيير في الطاقة الكلية للجسيمات المتصادمة.
- لا توجد قوى جذابة أو طاردة بين جزيئات الغاز، حيث أن القوى الجاذبة هي المسؤولة عن تكثيف جزيئات الغاز الحقيقي في سائل، ويعتقد أن جزيئات الغاز المثالية ليس لها مثل هذه القوى، حيث أن حركة كل جسيم مستقلة تمامًا عن حركة جميع الجسيمات الأخرى.
- يعتمد متوسط الطاقة الحركية لجزيئات الغاز على درجة حرارة الغاز، لأنه كلما زادت درجة حرارة الغاز، تتحرك جزيئاته بشكل أسرع، مما يؤدي إلى زيادة طاقتها الحركية، وليس كل الجسيمات في عينة معينة لها نفس الشيء السرعة، بحيث تحتوي العينة على جسيمات ذات نطاق من الطاقات الحركية المختلفة، ومع ذلك، فإن متوسط الطاقة الحركية للجسيمات في العينة يتناسب مع درجة حرارتها.
في نهاية هذا المقال نلخص أهم النقاط التي تم فيها تحديد متوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة بالتفصيل، بالإضافة إلى النظرية الجزيئية الحركية للمواد بشكل عام والغازات بشكل خاص.
- ^دورات. lumenlearning.com، النظرية الجزيئية الحركية للمادة 1/2/2024
- ^chem.libretexts.org، 7.3 النظرية الحركية الجزيئية 1/2/2024