기체 분자 운동론

기체 분자 운동론 (Kinetic theory of gases)이란 기체의 부피, 온도, 압력 등의 특성이 기체 분자의 운동으로 설명하는 이론이다. 즉, 기체 분자의 운동에 의해 온도와 압력 등이 발생한다는 이론이다.

 

이 때 기체는 이상 기체로 다음 5가지를 가정한다.

1. 기체 분자는 불규칙한 직선 운동을 한다.

2, 기체 사이에 인력이나 척력이 작용하지 않는다.

3. 기체 분자의 크기는 매우 작아 무시할 수 있다.

4. 기체 분자끼리 충돌 또는 벽면과 충돌에서 손실되는 에너지는 없다. 즉, 완전 탄성 충돌이다.

5. 기체의 온도는 기체 분자의 평균 운동에너지에 비례한다. 이때 기체의 종류에 상관없이 온도가 같으면 평균 운동 에너지도 같다.

 

기체 분자의 운동에너지는 다음 식과 같다.

 

일정한 온도의 기체에서 기체 분자들의 속도는 서로 같지 않고 일정한 분포를 이룬다. 아래 그림과 같이 다양한 속도를 가진 기체들로 구성된다.

 

 

기체 분자들의 속도가 모두 다르고 그에 따라 기체 분자의 운동 에너지도 모두 다르다. 하지만, 평균 운동 에너지는 기체의 온도에 비례한다. 위 그림과 같이 25도일 때의 평균 속도보다 100도일 때 평균 속도가 더 빠르다.