Thuyết động_học chất_khí Thuyết động_học mô_tả một chất_khí là tập_hợp của một số_lượng lớn các hạt siêu_vi nguyên_tử hoặc phân_tử các hạt này đều chuyển_động nhanh không ngừng và có sự ngẫu_nhiên trong những lần chúng va_chạm với nhau và với tường của vật chứa Khí lý_tưởng Khí lý_tưởng là khí mà các phân_tử là những chất_điểm chuyển_động hỗn_loạn không ngừng và chỉ tương_tác với nhau khi va_chạm Từ khí lý_tưởng ta có_thể suy ra gần đúng tính_chất của các khí thực được gọi là khí lý_tưởng Phương_trình trạng_thái khí lý_tưởng Thực_nghiệm cho thấy nếu ta chứa 1 mol của nhiều chất_khí trong bình cùng thể_tích nhiệt_độ thì áp_suất đo được gần như tương_đương Mật_độ của các phân_tử khí càng nhỏ thì sự chênh_lệch áp_suất đo được càng nhỏ Khi mật_độ các phân_tử đủ nhỏ mọi chất_khí tuân theo Phương_trình trạng_thái khí lý_tưởng trong đó Sử_dụng phương_trình này ta có_thể suy ra nhiều tính_chất của khí thực một_cách đơn_giản Tính_chất Áp_suất và động_năng Theo thuyết động_học áp_suất được tạo ra từ lực các hạt tác_động lên thành bình Xét một khối khí của N hạt khối_lượng m chứa trong một bình lập_phương thể_tích V L Khi một phân_tử khí va_chạm vuông_góc với thành bình theo trục x và nảy lại với cùng tốc_độ va_chạm đàn_hồi thì động_lượng thành bình nhận được là Chất_điểm tác_động vào một phía xác_định của thành bình sau mỗi khoảng thời_gian là trong đó L là khoảng_cách giữa hai phía của thành bình Lực do chất_điểm tạo ra Tổng_lực tác_dụng vào thành bình Vì chất_điểm chuyển_động theo hướng ngẫu_nhiên nên nếu ta chia vector vận_tốc của mọi chất_điểm theo 3 hướng vuông_góc thì vận_tốc trung_bình trên mọi hướng phải bằng nhau formula _ 6 Công_thức_lực có_thể viết lại thành Lực này tác_động lên một diện_tích L Vì_thế áp_suất chất_khí là Nhiệt_độ và động_năng Từ Phương_trình khí lý_tưởng formula _ 9 Trong đó formula _ 10 là hằng_số Boltzmann và T là nhiệt_độ tuyệt_đối Từ công_thức formula _ 11 ta có formula _ 12 Từ đó formula _ 13 Thì nhiệt_độ T có dạng formula _ 14 Ta suy ra công_thức động_năng của một phân từ formula _ 15 Động_năng của hệ gấp N lần động_năng của một phân từ formula _ 16 Nhiệt_độ trở_thành formula _ 17 Công_thức trên là một kết_luận quan_trọng của thuyết động_học Động_năng trong bình của phân_tử tỉ_lệ với nhiệt_độ tuyệt_đối Quãng đường di_chuyển trung_bình Một tham_số hữu_dụng dùng để mô_tả chuyển_động ngẫu_nhiên của các phân_tử là Quãng đường di_chuyển trung_bình Trong đó λ là khoảng_cách trung_bình mà phân_tử đi được giữa các va_chạm Nó tỉ_lệ_nghịch với N V số_lượng phân_tử trên một đơn_vị thể_tích N V càng lớn thì xảy ra càng nhiều va_chạm đồng_thời Quãng đường di_chuyển trung_bình của các phân_tử cũng ngắn lại λ cũng tỉ_lệ_nghịch với kích_thước của phân_tử qua đường_kính d Kích_thước phân_tử càng lớn quãng đường di_chuyển càng ngắn Lịch_sử Năm 1738 Daniel_Bernoulli xuất_bản Hydrodynamica đặt nền_móng cho Thuyết động_học chất_khí Bernoulli thừa_nhận lý_thuyết vẫn còn được dùng đến ngày_nay là chất_khí bao_gồm rất nhiều các phân_tử chuyển_động liên_tục theo mọi hướng lực tác_động của chúng lên bề_mặt tạo nên áp_suất và nhiệt chính là động_năng của chuyển_động đó Lý_thuyết này đã không được chấp_nhận ngay tại thời_điểm đó vì vẫn chưa có Định_luật_bảo_toàn năng_lượng và các nhà_khoa_học vẫn chưa_thể khẳng_định sự va_chạm giữa các phân_tử với thành bình là chuyển_động đàn_hồi Những người tiên_phong khác của Thuyết động_học Chất_khí là Mikhail_Lomonosov 1747 Georges_Louis_Le_Sage 1818 John_Herapath 1816 and John_James_Waterston 1843 Năm 1856 August_Krönig chế_tạo một mô_hình động_học chất_khí đơn_giản nhưng chỉ được coi là chuyển_động_tịnh_tiến của chất_điểm Năm 1857 Rudolf_Clausius độc_lập với Krönig phát_triển một mô_hình tương_tự nhưng phức_tạp hơn rất nhiều Năm 1859 sau khi đọc tài_liệu của Clausius_James_Clerk_Maxwell xây_dựng công_thức Maxwell về thống_kê vận_tốc phân_tử Đây chính là lý_thuyết thống_kê đầu_tiên của Vật_Lý Năm 1871 Ludwig_Boltzmann tống quát hoá_công_trình của Maxwell và tạo nên phân_bố Maxwell_Boltzmann_Tuy nhiên vào đầu thế_kỷ XX nhiều nhà_khoa_học cho rằng Nguyên_tử không phải là thực_thể mà chỉ được xây_dựng hoàn_toàn trên lý_thuyết
Thuyết động_học chất_khí