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Modèle microscopique de la pression

D`autres pionniers de la théorie cinétique (qui ont été négligés par leurs contemporains) sont Mikhaïl Lomonosov (1747) [4], Georges-Louis le sage (vers 1780, publié en 1818), John Herapath (1816) [6] et John James Waterston (1843) [7], qui ont relié leur recherche avec le développement d`explications mécaniques de la gravitation. En 1856 août Krönig (probablement après la lecture d`un papier de Waterston) a créé un modèle de gaz-cinétique simple, qui ne considérait que le mouvement translationnel des particules. En 1738, Daniel Bernoulli publie HYDRODYNAMICA, qui fonde la théorie cinétique des gaz [8]. Dans ce travail, Bernoulli a postulé l`argument, encore utilisé à ce jour, que les gaz consistent en un grand nombre de molécules se déplaçant dans toutes les directions, que leur impact sur une surface provoque la pression de gaz que nous ressentons, et que ce que nous expérimentons comme la chaleur est tout simplement la cinétique énergie de leur mouvement. La théorie n`a pas été immédiatement acceptée, en partie parce que la conservation de l`énergie n`avait pas encore été établie, et il n`était pas évident pour les physiciens comment les collisions entre les molécules pourraient être parfaitement élastique. [3]: 36 – 37 et le volume de pression zéro sera celui où les distances intermoléculaires sont au minimum de l`énergie potentielle. Ce sera votre volume de pression zéro. Si vous comprimez le liquide vous poussez les molécules vers le haut de la courbe d`énergie potentielle plus élevée vers de plus petits $r $, et cela prend le travail, c.-à-d. une force, c`est pourquoi le liquide comprimé a une pression. Il s`agit d`un premier résultat non trivial de la théorie cinétique, car il relie la pression, une propriété macroscopique, à l`énergie cinétique (translationnelle) des molécules N 1 2 m v 2 ̄ {displaystyle N {frac {1} {2}} m {overline {v ^ {2}}}}, qui est une propriété microscopique. La théorie cinétique des gaz explique les propriétés macroscopiques des gaz, telles que la pression, la température, la viscosité, la conductivité thermique et le volume, en considérant leur composition moléculaire et leur mouvement. La théorie postule que la pression du gaz résulte des collisions de particules avec les parois d`un récipient à des vitesses différentes.

Ainsi, le produit de la pression et du volume par mole est proportionnel à l`énergie cinétique moléculaire moyenne (translationnelle). Ensuite, la pression dans un récipient peut être exprimée dans les livres sur la théorie cinétique élémentaire [21] on peut trouver des résultats pour la modélisation de gaz dilué qui a une utilisation généralisée. La dérivation du modèle cinétique pour la viscosité de cisaillement commence habituellement par considérer un écoulement de couette où deux plaques parallèles sont séparées par une couche de gaz. La plaque supérieure se déplace à une vitesse constante vers la droite en raison d`une force F. La plaque inférieure est stationnaire, et une force égale et opposée doit donc agir sur elle pour la garder au repos. Les molécules de la couche de gaz ont un composant de vitesse avant u {displaystyle u} qui augmentent uniformément avec la distance y {displaystyle y} au-dessus de la plaque inférieure. Le flux de non-équilibre est superposé à une distribution d`équilibre de Maxwell-Boltzmann des mouvements moléculaires. Dans l`énergie cinétique par degré de liberté, la constante de proportionnalité de la température est 1/2 fois Boltzmann constant ou R/2 par mole. En plus de cela, la température diminuera lorsque la pression descend à un certain point. [Pourquoi?] Ce résultat est lié au théorème d`équipartition.

En 1857 Rudolf Clausius, selon ses propres mots indépendamment de Krönig, a développé une version similaire, mais beaucoup plus sophistiquée de la théorie qui comprenait translationnel et contrairement à Krönig aussi des mouvements moléculaires rotationnels et vibratoires. Dans cette même œuvre, il introduisit le concept de voie libre moyenne d`une particule. En 1859, après avoir lu un article sur la diffusion des molécules par Rudolf Clausius, le physicien écossais James Clerk Maxwell a formulé la distribution de Maxwell des vitesses moléculaires, ce qui a donné la proportion de molécules ayant une certaine vitesse dans un Gamme. Il s`agit de la première loi statistique en matière de physique [10]. Maxwell a également donné le premier argument mécanique selon lequel les collisions moléculaires entraînent une égalisation des températures et donc une tendance à l`équilibre [11]. Dans son article de 1873 13 pages «molécules», Maxwell déclare: «on nous dit qu`un «atome» est un point matériel, investi et entouré de «forces potentielles» et que lorsque «les molécules volantes» frappent contre un corps solide en succession constante, elle provoque ce qui est appelée pression de l`air et d`autres gaz. En 1871, Ludwig Boltzmann généralise la réalisation de Maxwell et formule la distribution de Maxwell-Boltzmann [13].