기체분자 운동론

이로부터 여러 가지 기체의 개괄적인 특성을 설명할 수 있다.

이 이론은 19세기에 영국 과학자 제임스 클럭 맥스웰과 오스트리아 과학자 루트비히 볼츠만에 의해 제창되어 현대 과학의 가장 중요한 개념의 하나가 되었다.

가장 단순화시킨 기체운동 모형은 다음의 가설을 바탕으로 하고 있다. 첫째, 기체는 무질서하게 운동하는 많은 동일한 분자들로 이루어져 있으며, 분자들은 분자의 크기에 비해 상대적으로 멀리 떨어져 있다. 둘째, 분자 상호간의 충돌이나 용기 벽과의 충돌은 에너지 결손이 없는 완전탄성충돌일 뿐이고 분자들은 서로 상호작용을 하지 않는다.

셋째, 분자간의 운동 에너지의 변환된 형태가 열(熱)이다. 이런 단순화된 가설로 기체의 특성을 수학적으로 기술할 수 있다.

이 모형은 이상기체(理想氣體)에 대한 기술로, 극히 희박한 상태의 고온 기체에 대해서만 적합한 근사치를 얻을 수 있다. 따라서 이런 단순화된 모형으로 고밀도 기체의 작용을 정확하게 기술할 수는 없다.

기체운동이론에 의하면 용기 벽이 받는 압력은 그 기체의 온도에 해당하는 평균 에너지를 가진 분자들이 임의의 충돌을 할 때 생기며, 그 값은 정량적으로 얻을 수 있다. 우선 기체의 압력은 온도 및 밀도에 비례한다.

점성·열전도·전기전도·확산·열용량·유동성 등 수많은 기체의 개괄적인 특성들도 이 이론에 의해 유도할 수 있다. 응축과 같이 이상기체의 작용과 현저히 차이나는 현상을 설명하기 위해서는 이 가정들을 적절히 수정해야 한다. 그러면 분자동역학이나 그 상호작용에 대한 성질을 이해하는 데도 상당한 도움을 준다.→ 분자운동론