統計で発生するプロセスの研究システムは、粒子の最小サイズとその膨大な数によって複雑になります。各粒子を個別に考慮することは事実上不可能であるため、統計的な量が導入されます：粒子の平均速度、それらの濃度、粒子の質量。微視的パラメータを考慮したシステムの状態を特徴付ける式は、ガスの分子動力学理論（MKT）の基本方程式と呼ばれます。
粒子の移動速度の決定が最初でした実験的に実施。オットースターンによって実施された学校のカリキュラムから知られている実験は、粒子速度のアイデアを作成することを可能にしました。実験の過程で、回転シリンダー内の銀原子の動きが調査されました。最初に、設備の静止状態で、次に特定の角速度での回転中に。
その結果、分子の速度が銀は音の速度を超えており、500 m / sです。人が物質中の粒子のそのような動きの速度を感じるのは難しいので、事実は非常に興味深いです。
研究を続けることは可能のようです物理的な機器を使用した直接測定によってパラメータを決定できるシステムでのみ。速度はスピードメーターで測定されますが、スピードメーターを単一の粒子に取り付けるという考えはばかげています。粒子の動きに関連する巨視的なパラメータのみを直接測定できます。
相互作用する体の任意のシステム運動の潜在的なエネルギーと運動エネルギーによって特徴付けられます。リアルガスは複雑なシステムです。潜在的なエネルギーの変動性は、体系化には役立ちません。この問題は、ガスの特徴的な特性を備えたモデルを導入し、相互作用の複雑さを一掃することで解決できます。
理想的なガスとは、粒子の相互作用はごくわずかであり、相互作用の潜在的なエネルギーはゼロになる傾向があります。粒子の速度に依存する運動のエネルギーだけが重要であると見なすことができます。
ガス圧と速度の関係を明らかにするその粒子の動きは、理想的なガスのMKTの基本方程式を可能にします。容器内を移動する粒子は、壁と衝突すると、インパルスをその容器に伝達します。その値は、ニュートンのIIの法則に基づいて決定できます。
弾性衝撃中の粒子の運動量の変化は、その速度の水平成分の変化に関連しています。 Fは、短時間tの間粒子から壁に作用する力です。 m0 -粒子の質量。
速度vで表面に向かって移動するすべてのガス粒子バツ ボリュームSυのシリンダーにありますバツΔt。粒子の濃度nでは、分子のちょうど半分が壁に向かって移動し、残りの半分は反対方向に移動します。
すべての粒子の衝突を考慮したので、サイトに作用する力に関するニュートンの法則を書くことができます。
ガス圧は、表面に垂直に作用する力と後者の面積の比率として定義されるため、次のように書くことができます：
MKTの基本方程式として得られる関係は、一方向の運動のみが考慮されるため、システム全体を記述することはできません。
ガス粒子との連続的な頻繁な衝突壁と相互に、速度（エネルギー）にわたる粒子の特定の統計的分布の確立につながります。すべての速度ベクトルの方向は同じ確率です。この分布はマクスウェル分布と呼ばれます。 1860年に、このパターンはMKTに基づいてJ.マクスウェルによって推定されました。分布則の主なパラメータは速度と呼ばれます：曲線の最大値に対応する可能性があり、rms v平方 =√‹v2›は、粒子速度の2乗の平均です。
ガス温度の上昇は、速度の値の上昇に対応します。
すべての速度が等しく、それらのモジュールの値が同じであるという事実に基づいて、次のことを考慮することができます。
ガス圧の平均値を考慮したMKTの基本方程式は、次の形式になります。
この比率は、速度、粒子質量、粒子濃度、および一般的なガス圧などの微視的パラメータ間の関係を決定するという点で独特です。
粒子の運動エネルギーの概念を使用して、MKTの基本方程式を別の方法で書き直すことができます。
ガス圧は、その粒子の平均運動エネルギーに比例します。
一定量のガスに対して密閉容器では、ガス圧と粒子運動のエネルギーの平均値を関連付けることができます。この場合、粒子のエネルギーを測定することで圧力を測定できます。
どうやって進める？運動エネルギーと比較できる量はどれくらいですか？この値は温度であることがわかります。
からの独立の観点からより興味深い作動油の特性は、ガス温度計と見なすことができます。それらのスケールは、使用されるガスのタイプとは無関係です。このような装置では、ガス圧がゼロになりがちな温度を仮想的に選択することができます。計算によると、この値は-273.15に対応します。 oと。温度スケール（絶対温度スケールまたはケルビンスケール）は1848年に導入されました。ゼロガス圧の可能な温度は、このスケールの要点として採用されました。スケールの単位セグメントは、摂氏スケールの単位値と同じです。ガスプロセスの研究では、温度を使用してMKTの基本方程式を書く方が便利です。
経験的に、ガス圧がその温度に比例していることを確認できます。同時に、圧力は粒子の濃度に正比例することがわかりました。
ここで、Tは絶対温度、kは1.38•10に等しい定数値です。-23J / K。
すべてのガスに対して一定の値を持つ基本量は、ボルツマン定数と呼ばれます。
圧力の温度依存性とMKTガスの基本方程式を比較すると、次のように書くことができます。
気体分子の運動の運動エネルギーの平均値は、その温度に比例します。つまり、温度は粒子運動の運動エネルギーの尺度として機能します。
