รู้จักกับทฤษฎีจลน์ของแก๊ส อีกบทเรียนพื้นฐานของวิชาเคมี

สำหรับการศึกษาของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ เรื่องของ “แก๊ส” ถือเป็นกลุ่มสารชนิดแรก ๆ ที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสำคัญ กระทั่งเกิดข้อมูลน่าสนใจมาตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1600 ว่า แก๊สทุกชนิดล้วนมีพฤติกรรมทางกายภาพบางอย่างแบบเดียวกัน นั่นหมายถึงการอธิบายเกี่ยวกับแก๊สสามารถใช้เพียงทฤษฎีเดียวเพื่อระบุข้อมูลได้อย่างครบคลุม บทความนี้จึงอยากพาเด็ก ๆ ทุกคนมาทำความรู้จักกับ “ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส” ซึ่งเป็นบทเรียนพื้นฐานในรายวิชาเคมีน่ารู้ และมีโอกาสนำไปประยุกต์ใช้ในอนาคตได้จริง

ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส คืออะไร?

ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส คือ แบบจำลองที่นักวิทยาศาสตร์สร้างขึ้นมาเพื่ออธิบายพฤติกรรมของแก๊สระดับโมเลกุล ซึ่งแก๊สถูกประเมินว่ามีอนุภาคขนาดจิ๋วสามารถเคลื่อนที่ชนไปมาได้แบบอิสระ โดยมีกฎเบื้องต้นระบุไว้ “อุณหภูมิเป็นตัวกำหนดความเร็วและพลังงานของอนุภาค” ดังนั้นหากอุณหภูมิสูง อนุภาคย่อมเคลื่อนตัวเร็วขึ้น ในทางกลับกันเมื่ออุณหภูมิต่ำ อนุภาคจะเคลื่อนตัวช้าลง

หลักการสำคัญเกี่ยวกับทฤษฎีจลน์ของแก๊ส

เพื่อสร้างความเข้าใจให้ชัดเจนขึ้น ลองมาศึกษาหลักการสำคัญเกี่ยวกับทฤษฎีจลน์ของแก๊ส ซึ่งเป็นพื้นฐานที่น่าสนใจกัน

1. แก๊สมีอนุภาคขนาดจิ๋วและว่างเปล่า

แก๊สเกิดจากการรวมตัวกันของโมเลกุลขนาดจิ๋วและอยู่ห่างกันมาก ส่งผลให้พื้นที่โดยรอบเกิดความว่างเปล่า ปราศจากแรงดูดหรือแรงผลักใด ๆ

2. แก๊สเคลื่อนตัวเป็นเส้นตรงและชนเข้าหากัน

โมเลกุลของแก๊สจะมีการเคลื่อนตัวแบบเส้นตรงตลอดเวลาโดยอัตราความเร็วไม่เสถียร จึงมักมีการชนกันเองรวมถึงกันชนเข้ากับวัตถุด้านข้าง (ผนังของภาชนะ) ด้วยลักษณะแบบยืดหยุ่น ทั้งนี้พลังงานของระบบจะไม่เกิดการสูญเสียใด ๆ หมายถึง พลังงานยังคงอยู่ในระดับเดิม

3. ความดันของแก๊สเกิดจากการชน

เมื่อโมเลกุลปริมาณมหาศาลของแก๊สมีการพุ่งชนกับผนังภาชนะตลอดเวลา ส่งผลให้เกิดแรงดันบริเวณผนัง เรียกว่า “ความดันของแก๊ส” ซึ่งเกิดจากผลรวมทั้งหมดของแรงดัน

4. อุณหภูมิหมายถึงความเร็ว

อย่างที่บอกไปว่าอุณหภูมิสัมบูรณ์ (หน่วยเป็นเคลวิน หรือ T) มีความสัมพันธ์ตรง ๆ กับพลังงานจลน์เฉลี่ย (พลังงานจลน์ที่เกิดจากการเคลื่อนตัว) ของแก๊ส ดังนั้นหากอุณหภูมิสูงมากเท่าไหร่แก๊สจะยิ่งเคลื่อนตัวเร็วและผลักดันภาชนะแรงขึ้น เช่น การเปิดไฟในหม้อเปล่าที่ปิดฝา แก๊สในหม้อจะดันฝาให้พยายามเปิดออก

ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส เป็นอีกบทเรียนของรายวิชาเคมีพื้นฐานที่เด็ก ๆ ทุกคนต้องได้เรียนรู้ หากทำความเข้าใจเบื้องต้นก่อนย่อมมีโอกาสต่อยอดสู่การเรียนในด้านอื่นได้อีกเยอะมาก ซึ่งใครสนใจคอร์สเรียนเคมี หรือวางแผนสอบ สอวน. เคมี คอร์สเคมีกับครูปีโป้ ยินดีเป็นผู้ช่วยให้เนื้อหาเกี่ยวกับวิชาเคมีเป็นเรื่องง่ายขึ้นกว่าเดิม