Maddenin üç hali katı, sıvı ve gazdır. Kinetik Teori bu üç halin özelliklerini, partikülleri ve hareketlerini ele alarak açıklar.
Kimyagerler maddenin atomlardan, moleküllerden ve diğer partiküllerden oluştuklarını yaklaşık 180 yıl önce keşfettiler. Katı, sıvı ve gazların birçok özelliğini biliyorlardı ve hareket eden partikülleri açıklamak üzere Kinetik Teori ‘ı (kinetik teori) geliştirdiler.
Bu Yazıda Neler Var?
Kinetik Teori Nedir? (Gazların Kinetik Teorisi)
Kinetik Teori veya gazların kinetik Teorisi, gazların basınç, sıcaklık, hacim gibi makroskopik özelliklerini moleküler bileşim ve hareketlerine bağlı olarak açıklayan teoridir. Esas olarak, teori Isaac Newton’un kanısının tersine basıncın moleküller arası statik itmeden kaynaklanmadığını, bunun yerine belli hızlarda hareket eden moleküller arası çarpışmalardan kaynaklandığını söyler.
Kinetik kuram (kinetik teori) aynı zamanda kinetik-moleküler teori veya çarpışma teorisi olarak da bilinir.
Kinetik Teori’de Genel Kabuller
Bir ideal gazın moleküler modeli, bir gazın içinde bulunduğu kabın duvarlarına uyguladığı basıncın, gaz moleküllerinin bu duvarlara çarpmalarından ortaya çıktığını kabul eder. Bu modeli geliştirmek için aşağıdaki yaklaşımlar yapılır.
# Gazlar, birbirinden bağımsız her yönde gelişigüzel hareket eden taneciklerden (soy gazlar atomlardan, diğer gazlar moleküllerden) oluşur. Bir gaz, moleküllerin yaptığı doğrusal ya da zikzaklı hareketlerin (Brown devinimi) sonucu bulunduğu kabı tamamen doldurur. Aynı nedenle bir gaz başka bir gaz içine konulduğunda, tüm kaba dağılarak homojen karışım oluşturur. Onun için bir gazın hacmi, içinde bulunduğu kabın hacmine eşittir.
# Gaz molekülleri arasında büyük boşluklar bulunur. Moleküllerin gerçek (öz) hacimleri toplamı, gazın hacmi yanında ihmal edilebilir. Örneğin; normal koşullarda O2 gazının hacminin % 99,6’sı boşluktur. Bu nedenle gazlar kolaylıkla sıkıştırılabilir.
# Gaz molekülleri arasında ve moleküllerle kabın iç yüzeyi arasında çekim kuvveti yoktur.
# Gaz taneciklerinin kendi aralarında ve bulundukları kabın iç yüzeyi ile yaptıkları çarpışmalar tamamen esnektir. Çarpışma sırasında moleküllerden biri enerji kaybederken diğeri enerji kazanabilir. Ancak moleküllerin toplam enerjisi değişmez.
# Herhangi bir anda bir gazın tüm moleküllerinin hızları birbirine eşit değildir. Moleküllerin çoğu birbirine yakın hızlara sahip iken çok az kısmı düşük, çok az kısmı da daha yüksek hızla hareket eder. Gaz moleküllerinin hızları mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır. Sıcaklık arttıkça moleküllerin hızları da artar.
# Moleküller arasında sürekli esnek çarpışmalar olduğundan moleküllerin hızları, dolayısıyla kinetik enerjileri sürekli değişir. Bu bakımdan moleküllerin ortalama hızından ya da ortalama kinetik enerjisinden söz etmek daha anlamlıdır. Kinetik Kurama (Kinetik teoriye) göre, aynı sıcaklıkta bütün gazların ortalama kinetik enerjileri birbirine eşittir.
Katılar
Katılar, sabit hacim ve biçime sahiptirler. Ayrıca serttirler ve onları sıkıştırmak hemen hemen imkânsızdır. Katıları oluşturan partiküller birbirlerine çok yakındır ve aralarındaki çekim gücü çok fazladır. Bu partiküller birbirlerinin yanlarından geçip gidemez ama katı bir oluşumun içinde, sabit pozisyonda ileri geri hareket edebilirler.
Sıvılar
Tıpkı katılar gibi, sıvıların da hacimleri sabittir ama katıların aksine, onların şekli değişkendir. Her madde, katı ya da sıvıyken, hemen hemen aynı yoğunluğa sahiptir. Bir sıvıdaki partiküller, birbirlerine neredeyse katılarda olduğu kadar yakındır ama enerjileri ve hareket özgürlükleri daha fazladır.
Su molekülleri, sıcak suya oranla soğuk suda daha yavaş hareket eder. Boya sıcak suda hızla dağılırken soğuk suda yavaş dağılır. Boya partiküllerinin dağılma oranı, yayılmanın ısıyla ilişkisini gösterir.
Gazlar
Sıvılara ve katılara oranla, gazları sıkıştırmak daha kolaydır. Bir gazın hacmi azaldığında, basıncı artar. Kinetik teori bu durumu, partiküllerin birbirlerinden çok uzak durmasıyla açıklar.
Bir gazdaki partiküller, gazın tüm hacminin yalnızca küçük bir bölümünü kaplar. Örneğin, 1 cm3‘lük su, 100 oC’de ve atmosfer basıncında 1700 cm3‘lük buhar oluşturabilir. Buhardaki moleküller o kadar hızlı ve birbirlerinden o kadar uzaklardır ki, partiküller arasındaki çekimin katı ve sıvılara oranla hemen hemen hiç etkisi yoktur.
Gazlar dağılırlar, bu demektir ki her yöne yayılarak içinde bulundukları muhafazayı tamamen doldururlar. Güçlü bir parfüm kokusunun kapalı bir odayı nasıl tamamen doldurduğunu bu şekilde açıklayabiliriz.
Kinetik teoriye göre, bir gazın partikülleri devamlı hareket halindedirler. Zikzaklar çizerek, birbirlerine ve içinde bulundukları muhafazanın duvarlarına çarparlar. Bu çarpışmalar sırasında hiç enerji kaydedilmez çünkü son derece elastiktirler.
Bir gazın basıncı, gaz partiküllerinin içinde bulundukları muhafazanın duvarlarıyla çarpışması sonucudur. Gazın sıcaklığının yükselmesiyle, partiküllerinin ortalama kinetik enerjisi de yükselir. Muhafazasının duvarlarına Daha sık ve daha şiddetli saldırmaları onucunda hızları artar. Böylece, duvarlara aha fazla basınç uygularlar.
Bir gazı sıkıştırarak hacmini azaltmak, partiküllerin birbirine daha çok yaklaşmasına neden olur. Duvarlardaki çarpışmalar artar, bu da basıncın artmasıyla sonuçlanır.
Brown Devinimi (Brown Hareketi)
Partiküllerin hareketi hakkındaki ilk kanıtlar 1827 yılında Robert Brown (1773-1858) adlı bir botanikçi tarafından kaydedilmiştir. Brown, Brown devinimi de denilen; mikroskop altında, bir damla su içinde bulunan çiçektozu parçacıklarını incelerken, birden hareket edip birbirleriyle itişen molekülleri fark eder. Bu hareket, çiçektozu parçacıklarına saldıran su moleküllerinden kaynaklanmaktadır.
Aynı deney, çiçektozu parçacıklarından daha hafif olan duman partikülleriyle yapıldığında, hareket çok daha fazladır. Her bir duman partikülü mikroskoba ışık yayar ve parlak bir nokta gibi görünür.
Brown hareketi iki kavrama işaret eder: Bir sıvıda yüzen veya asılı parçacıkların rastlantısal hareketi ve bu hareketi açıklamak için kullanılan matematiksel model. Bu modele Wiener metodu da denir.
Matematiksel model aynı zamanda parçacıkların rastlantısal hareketiyle görünüşte ilgisiz başka olayları da açıklamak için kullanılır.
Kaynak: wikipedi