A kinetikus gázelmélet alapfeltétele, hogy a gáz ideálisnak tekinthető. Emellett nagy mennyiségű, legalább mólnyi részecskét vizsgál, hiszen kis részecskeszám esetén a nyomás értelmezhetetlen. Arészecskék statisztikus viselkedését feltételezi, sebességértékeiket véletlenszerűnek veszi. A statisztikus viselkedésből következő feltételek:

̅ átlagos sebességet társítanak minden részecskéhez. Ezt a megállapítást Maxwell a sebességeloszlási grafikon alapján tette.

Bármely részecske esetén a tér független irányú sebességkomponenseinek nagysága időátlagban állandó.

         

Időátlagban a pozitív és a negatív irányba mozgó részecskék száma megegyezik. Időátlagban a részecskék fele mozog a felvett pozitív fele a negatív irányba.

a) A nyomás értelmezése

Bármely vizsgált gáz állapotjelzői közül a térfogat és az anyagmennyiség értéke triviális.

A gáz nyomása az edény falával való tökéletesen rugalmas ütközések során bekövetkező erőlökések sokaságából adódik.

Adott ∆ idő alatt azon részecskék ütközhetnek A felülettel, amelyek attól maximum s távolságban vannak. A részecskék száma tehát megadató a térfogat és a részecskesűrűség szorzataként. Az ütköző részecskék számát jelölő k valójában ezen érték fele, mivel a részecskék fele halad az A felület irányába.

A részecskék A felületre kifejtett teljes erőlökése ∆ idő alatt.

A nyomás tehát egyenesen arányos a részecskék számával és mozgási energiájával, és fordítottan arányos a térfogatával.

b) Ideális gázok állapotegyenlete a kinetikus modell alapján

c) A hőmérséklet értelmezése

Az ideális gázok abszolút hőmérséklete a részecskék mozgási energiájával egyenesen arányos.

        

d) Gáztörvények és speciális folyamatok értelmezése a kinetikus modell alapján

        

III.      Kísérlet, gyakorlat, fizikatörténet

1. Egyszerű kísérleti összeállítások hőtágulás kimutatására, mérésére

      1.1.      Gravesande gyűrű a hőtágulás kimutatása

Azonos hőmérsékleten a fémgolyó és fémgyűrű keresztmetszete azonos, a golyó pont átfér a gyűrűn. Ha csak a golyót melegítjük, akkor annak átmérője nagyobb lesz, mint a gyűrű. De ha a gyűrűt is azonos hőmérsékletre hevítjük a golyó ismét át fog férni a gyűrűn.

      1.2.      Szilárd testek lineáris hőtágulásának mérése

Hosszú szilárd rúd hőtágulása mérhető görgős-mutatós áttéttel. A rúd egyik oldalán rögzített másik oldalán egy tisztán gördülő körhengeren támaszkodik. Ahogy a rúd tágul, a görgő szögelfordulásával mérhető a henger szögelfordulása, amelyből kiszámolható a ∆ hosszváltozás. 

      1.3.      Folyadékok hőtágulás

Folyadékok hőtágulása mérhető úgy, hogy egy színültig töltött lombikot csak egy ismert keresztmetszetű csővel kötünk össze a külső térrel. A kombik hevítésével a folyadék szint feljebb kúszik a csőben, a térfogatváltozás mértékét ki tudjuk számolni a ∆ℎ magasság és az ismert A keresztmetszet szorzataként. A folyadék hőmérsékletét pedig a lombikba helyezett hőmérőről tudjuk leolvasni. 

2.1.

Hőmérő

Hőálló, jénai üveg.

A vasbetont azért lehet építkezéshez jól használni, mert a két anyag hőtágulása együtthatója közel azonos, a barázdált vas képes kivájni magának az utat a betonba, ha szükséges.

      2.2.      Példák a hőtágulás káros hatása

Üveglencsék készítésénél a hőeloszlás és így a hőtágulás nem egyenletes, ezért könnyen feszültségek keletkeznek az anyagban.

      2.3.      Példák hőtágulásra a természetben

A jég sűrűsége kisebb, mint a 4°C-os vízé, ezért nem süllyed le a víz alá.

A 4°C-os víz sűrűsége a legnagyobb, ezért a tavak tengerek alján lévő víztömeg áll a legközelebb a 4°c-hoz.

      3.2.      Izochor folyamatok vizsgálata

A lombikban lévő gázt gumidugóval lezárjuk. A gumidugón át vékony üveg és gumicsővel a nyomásmérőhöz csatlakoztatjuk az elrendezést. A lombikot folyadékba helyezzük és a folyadékkal együtt melegítjük, így a termikus egyensúly megvalósulásával a gáz és a folyadék térfogata megegyező lesz.

      3.3.      Izotermikus folyamatok

Fecskendő, cseppentő, injekcióstű estén összenyomva megnő benne a nyomás, amely kipréseli a folyadékot.

      3.4.      Adiabatikus folyamatok

Adiabatikus folyamatok akkor mennek végbe, ha a tartály teljesen hőszigetelt (termosz), és így nincs lehetőség hőcserére, illetve, ha a folyamat olyan gyorsan ment végbe, hogy a hőcserére nem volt idő.