Full resolution (TIFF) - On this page / på denna sida - Kinetisk energi - Kinetisk gasteori
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has been proofread at least once.
(diff)
(history)
Denna sida har korrekturlästs minst en gång.
(skillnad)
(historik)
(se Rörelse) eller, som den vanligen, ehuru
oegentligt, kallas, ”absoluta” hastigheten. Det
matematiska uttrycket för den kinetiska energien är
1/2 mv2; den uttryckes i meterkilogram.
Den kinetiska energien är af stor betydelse. Vindens
kinetiska energi sätter hafsvattnet i stark rörelse
(storm), drifver segelfartyg och vindmotorer. De
ur skjutvapnen utslungade projektilerna ega en
betydande kinetisk energi; den verkan de utöfva
beror emellertid icke endast på bemälda energi,
utan äfven därpå, att den koncentreras inom ett
ytterst litet område, praktiskt taget endast
en punkt. Äfven lätta kroppar, t. ex. vattenånga
lättare än luften, kunna ha en mycket stor kinetisk
energi. Utströmmande ånga med en hastighet af 1,000
m. i sek. har, per kg. räknadt, icke mindre än fyra
gånger så stor kinetisk energi som en kanonkula
med en hastighet af 500 m. i sek. Den kinetiska
energien nyttiggöres i vissa slag af vattenmotorer,
de s. k. strålturbinerna, och i de mot dem svarande
ångturbinerna, t. ex. de Lavals turbin; den kommer ock
till användning i en mängd andra fall inom tekniken.
O. E. W.
Kinetisk gasteori (jfr Gas, sp. 773, och
Kinesis), fys., kallas den numera ypperligt verifierade,
från Clausius (midten af 1800-talet)
härstammande teori för gaser, som utgår från den
hypotesen, att en gas består af molekyler stadda
i stark rörelse. Värme är ju en form af energi,
och kinetiska gasteorien postulerar, att den
värmemängd en gas besitter är identisk med summan
af dess molekylers rörelseenergier. Det tryck,
som en gas utöfvar på en vägg, betraktas som
en summationsverkan af molekylernas stötar mot
väggen. Trycket blir naturligtvis större, ju oftare
partiklar stöta mot väggen och ju större energi de
därvid besitta. Om K är summan af molekylernas
translatoriska rörelseenergier (mätta i erg),
p = gasens tryck (mätt i dyn per kvcm.) och
v dess volym (mätt i kbcm.), så befinnes, att
2/3 K = pv. Antag, att vår gasmassa utgör just en
grammolekyl, d. v. s. väger M gr., om M är gasens
molekularvikt. Då innehåller gasmassan enligt
Avogadros princip ett visst antal, N, molekyler,
hvilken gas det än är fråga om. En molekyls verkliga
vikt må vara μ och ett medelvärde af molekylernas
hastigheter G. Då är K = 1/2 N μG2. Vidare gäller
enligt experimentella undersökningar af Gay-Lussacs
lag pv = 8,316 × 107 × T, där T är gasens absoluta
temperatur. Sammanställas de funna likheterna, så fås
1/3 N μG2 = 1/3 M G2 = 2/3 K = pv = 8,316 × 107 × T .... (1)
Ur de båda yttersta membra erhålles
1/2 μG2 = 3/2 × 8,316 × 107 × T/N .... (2)
Högra membrum är här oberoende af gasens
natur. Vänstra membrum är = transversella
medelrörelseenergien hos en molekyl. Ekvation (2)
utsäger: I gastillstånd är denna energi proportionell
mot T och f. ö. lika för alla slags molekyler. Detta
är en fundamentalsats i den kinetiska gasteorien. De
senare årens undersökningar (se nedan) ha gifvit
denna sats mycket stor räckvidd, i det de ledt till
den generella partikularkinetiska satsen: Den af den
kinetiska partikularteorien förutsatta oregelbundna
translatoriska rörelsen är vid hvarje temperatur
karakteriserad af en viss medelrörelseenergi
per partikel, densamma, vare sig partikeln
är en gas- eller vätskemolekyl eller en i ett
fluidum sväfvande partikel (t. ex. löst molekyl
eller kolloidkorn eller en fri elektron i ett för
elektricitet metalliskt ledande ämne). — Då M, p och
v kunna mätas, låter sig ur ekvation (1) molekylernas
medelhastighet G beräknas. Vid 0° C. är uti vätgas
G = 1,843, uti syrgas G = 461 m. per sekund. — Teorien
antar, att de partiklar, som den behandlar, ila rakt
framåt, tills de studsa mot (eller svängas i en skarp
båge omkring) en annan partikel eller studsa mot en
vägg. De rätliniga vägsträckor, som tillryggaläggas,
kallas fria väglängder. L må vara ett medeltal af
de fria väglängderna i ett visst fall. L beror af,
hur mycket plats molekylerna upptaga och lämna fri
mellan sig, och beräkning leder till, att om i en
gasmassa med volymen v molekylradien är R samt summan
af molekylvolymerna v1, så
är R = 4 × v1/v × L. ... (3).
L kan beräknas ur gasens friktionskoefficient (äfven ur dess
värmeledning). Den inre friktionen i gasen beror
nämligen enligt teorien därpå, att molekyler
slungas från en del af gasen till en annan del,
som i förhållande till den förra är i rörelse; och
där taga dessa molekyler i anspråk en viss energi,
friktionsenergi, för att antaga den allmänna där
härskande rörelsen. Ju längre bort molekylerna
slungas, d. v. s. ju större den fria väglängden
är, desto större skillnad i rörelsetillstånd
kunna de träffa på, och desto kraftigare blir
deras bromsande verkan, som dessutom beror af
molekylernas massa och hastighet. Beräkning ger
i absolut mått friktionskoefficienten η =
0,31 × ϱ × G × L, där ϱ är gasens täthet, som kan mätas, och G
kan beräknas ur ekvation (1). Mätes nu också η, så
kan L omedelbart beräknas. Vid 0° och 760 mm. tryck
har L storleksordningen 1/10000 mm. — Då L är
bekant, frestar formeln (3) till en uppskattning af
molekylradien R samt af N =
3 V/4 π R3 (där V = summan af molekylvolymerna i
en grammolekyl). Loschmidt beräknade år 1865
maximivärden för R, i det han satte v1 = volymen
af vederbörande gasmassa i vätskeform. Noggrannare
beräkning af v1 enligt van der Waals m. fl. gaf
R = några tiomilliondels mm. och N = 69,5 × 1022. —
De senare åren ha medfört betydande landvinningar
för den kinetiska partikularteorien. Undersökningar
af Riecke och Drude ha visat, att
metallernas värme- och elektricitetsledning samt
de termoelektriska fenomenen till stor del låta
förklara sig ur antagandet af mellan molekylerna
fritt rörliga elektroner, stadda i oregelbunden
rörelse så som gasmolekyler och med den ofvannämnda
karakteristiska medelrörelseenergien per partikel. Vid
elektricitetsledning ha elektronerna utom denna
oregelbundna en ensidig rörelse i negativ strömled. —
Den kinetiska vätsketeorien har befordrats särskildt
genom undersökningar af kolloider, d. v. s. lösningar,
i hvilka det lösta ämnets kringsväfvande partiklar
äro större än molekyler, men för små för att kallas
stoftkorn. Kolloidkornen te sig i många hänseenden
som stora molekyler, men ha den förtjänsten framför
molekylerna att visa sig i ultramikroskopet som
enstaka ljuspunkter. Deras antal och rörelse (den
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
