Avainero – aineen hiukkasmalli vs. kineettinen molekyyliteoria
Aineen hiukkasmalli on malli, jota käytetään selittämään missä tahansa materiaalissa olevien atomien, molekyylien tai ionien järjestystä. Kineettinen molekyyliteoria on teoria, jota käytetään selittämään kaasun fysikaalisia ominaisuuksia. Avainero aineen hiukkasmallin ja kineettisen molekyyliteorian välillä on, että aineen hiukkasmalli kuvaa aineen kiinteän, nestemäisen ja kaasufaasin ominaisuuksia, kun taas kineettinen molekyyliteoria kuvaa kaasujen ominaisuuksia.
Mikä on aineen hiukkasmalli?
Aineen hiukkasmalli on malli, joka selittää hiukkasten (atomien, molekyylien tai ionien) järjestyksen aineen tietyssä vaiheessa. Missä tahansa aineessa on kolme pääfaasia: kiinteä faasi, nestefaasi ja kaasufaasi. Hiukkasmalli ilmaisee seuraavat käsitteet:
- Kaikki aine rakentuu pienistä hiukkasista.
- Nämä pienet hiukkaset ovat aina liikkeessä.
- Näiden hiukkasten välissä on tyhjiä tiloja.
- Kun ainetta kuumennetaan, hiukkasten liike lisääntyy.
Kuva 1: Aineen kolme vaihetta
Kiinteä vaihe
Kiinteä faasi on aineen vaihe, jossa hiukkaset (atomit, molekyylit tai ionit, joista kiinteä aine koostuu) pidetään tiukasti. Siksi hiukkaset ovat hyvin tiiviisti pakattuja. Hiukkasten välissä on hyvin pieniä tyhjiä tiloja. Hiukkasten välillä on erittäin voimakkaita molekyylien välisiä vuorovaikutuksia. Nämä ominaisuudet antavat kiinteille aineille tietyn muodon. Koska hiukkaset ovat tiiviisti pakatut, hiukkasten liike on lähes mitätöntä (värähtelyä voidaan havaita useimmiten, joten hiukkaset pysyvät tietyissä asennoissa). Kun kiinteä aine saa kiinteän muodon, sillä on myös kiinteä tilavuus. Kiinteän aineen tiheys on erittäin korkea nesteisiin ja kaasuihin verrattuna.
Nestefaasi
Nestefaasi on aineen vaihe, jossa hiukkaset ovat pakattu tiiviisti yhteen, mutta se ei ole tiivis tiivistys kuten kiinteissä aineissa. Tyhjät tilat hiukkasten välillä ovat suuria verrattuna kiinteisiin aineisiin, mutta pieniä verrattuna kaasuihin. Hiukkaset voivat liikkua vapaasti. Nesteellä ei ole määriteltyä muotoa; se saa sellaisen säiliön muodon, jossa neste on läsnä. Nesteen tiheys on pienempi kuin kiinteän aineen ja suurempi kuin kaasun. Nesteen tilavuus on kuitenkin kiinteä, koska hiukkaset ovat pakattu tiiviisti yhteen.
Kaasuvaihe
Kaasufaasi on aineen vaihe, jossa hiukkaset liikkuvat jatkuvasti satunnaisiin suuntiin. Siksi kaasuhiukkasten välillä on suuria tiloja. Nämä hiukkaset täyttävät suljetun säiliön, jossa on kaasua. Sitten kaasu saa säiliön tilavuuden. Kaasun tiheys on hyvin pienempi verrattuna kiinteiden aineiden ja nesteiden tiheyteen.
Mikä on kineettinen molekyyliteoria?
Kineettinen molekyyliteoria on teoria, joka kuvaa kaasujen fysikaalisia ominaisuuksia niiden molekyylitasolla. Kineettisen molekyyliteorian käsitteet ovat seuraavat.
- Kaasut sisältävät hiukkasia, jotka ovat jatkuvassa, satunnaisessa liikkeessä.
- Nämä hiukkaset törmäävät keskenään jatkuvasti. Törmäykset ovat täysin joustavia.
- Kaasumolekyylin tilavuus on mitätön verrattuna sen säiliön tilavuuteen, jossa kaasua on. Mutta näillä hiukkasilla on huomattava massa.
- Kaasumolekyylien välillä ei ole molekyylien välisiä voimia.
- Kaasun keskimääräinen kineettinen energia on verrannollinen kaasun absoluuttiseen lämpötilaan.
Kuva 2: Puhtaat kaasuhiukkasten törmäykset
Kaasumolekyylien kineettisen energian ja nopeuden välinen suhde voidaan esittää seuraavasti.
KE=½.mv2
Missä KE on kineettinen energia, m on kaasuhiukkasen massa ja v on kaasumolekyylien keskimääräinen nopeus. Mutta näiden parametrien mittaaminen on vaikeaa; näin ollen yhtälöä muutetaan kuten alla.
KE=3/2.kBT
Missä KE on kineettinen energia, kB on Boltzmannin vakio (1.381×10-23 m2 kg s-2 K-1), ja T on kaasun absoluuttinen lämpötila (kelvin-yksiköissä). Tämä yhtälö osoittaa, että kaasun kineettinen energia on suoraan verrannollinen kaasun absoluuttiseen lämpötilaan.
Mitä eroa on aineen hiukkasmallilla ja kineettisellä molekyyliteorialla?
Aineen hiukkasmalli vs. kineettinen molekyyliteoria |
|
| Aineen hiukkasmalli on malli, joka selittää hiukkasten (atomien, molekyylien tai ionien) järjestyksen aineen tietyssä vaiheessa. | Kineettinen molekyyliteoria on teoria, joka osoittaa kaasujen fysikaaliset ominaisuudet niiden molekyylitasolla. |
| Komponentit | |
| Aineen hiukkasmalli kuvaa aineen kiinteän, nestemäisen ja kaasufaasin ominaisuuksia. | Kineettinen molekyyliteoria kuvaa kaasujen ominaisuuksia. |
| Sisältö | |
| Aineen hiukkasmalli selittää hiukkasten järjestyksen kiinteässä, nesteessä tai kaasussa. | Kineettinen molekyyliteoria selittää kineettisen energian ja kaasun muiden ominaisuuksien välisen suhteen. |
Yhteenveto – Aineen hiukkasmalli vs. kineettinen molekyyliteoria
Partikkelimalli ja kineettinen molekyyliteoria selittävät aineen erilaisia fysikaalisia ominaisuuksia. Partikkelimalli on malli, joka selittää hiukkasten (atomien, molekyylien tai ionien) sijoittumisen tietyssä aineen faasissa. Kineettinen molekyyliteoria kuvaa kineettisen energian ja kaasun muiden ominaisuuksien välistä suhdetta. Avainero aineen hiukkasmallin ja kineettisen molekyyliteorian välillä on, että aineen hiukkasmalli kuvaa aineen kiinteän, nestemäisen ja kaasufaasin ominaisuuksia, kun taas kineettinen molekyyliteoria kuvaa kaasujen ominaisuuksia.
