Teori kinetik adalah teori ilmiah tentang sifat gas. Teori ini memiliki banyak nama, termasuk teori kinetik gas, teori kinetik-molekul, teori tumbukan, dan teori kinetik-molekul gas. Ini menjelaskan sifat-sifat gas yang dapat diamati dan diukur, juga disebut makroskopik, dalam hal komposisi dan aktivitas molekulnya. Sementara Isaac Newton berteori bahwa tekanan gas disebabkan oleh gaya tolak statik antar molekul, teori kinetik menyatakan bahwa tekanan adalah hasil tumbukan antar molekul.
Teori kinetik membuat sejumlah asumsi tentang gas. Pertama, gas terbuat dari partikel yang sangat kecil, masing-masing dengan massa bukan nol, terus bergerak secara acak. Jumlah molekul dalam sampel gas harus cukup besar untuk perbandingan statistik.
Teori kinetik mengasumsikan bahwa molekul gas berbentuk bola sempurna dan elastis, dan bahwa tumbukannya dengan dinding wadahnya juga elastis, yang berarti bahwa mereka tidak menghasilkan perubahan kecepatan. Volume total molekul gas dapat diabaikan dibandingkan dengan volume total wadahnya, yang berarti bahwa ada ruang yang cukup di antara molekul-molekulnya. Selain itu, waktu selama tumbukan molekul gas dengan dinding wadah dapat diabaikan dalam hubungannya dengan waktu antara tumbukan dengan molekul lain. Teori lebih lanjut bergantung pada asumsi bahwa setiap efek relativistik atau mekanika kuantum dapat diabaikan, dan bahwa setiap efek partikel gas satu sama lain dapat diabaikan, dengan pengecualian gaya yang diberikan oleh tumbukan. Suhu adalah satu-satunya faktor yang mempengaruhi energi kinetik rata-rata, atau energi karena gerakan, partikel gas.
Asumsi ini harus dipertahankan agar persamaan teori kinetik berfungsi. Gas yang memenuhi semua asumsi ini adalah entitas teoretis yang disederhanakan yang dikenal sebagai gas ideal. Gas nyata biasanya berperilaku cukup mirip dengan gas ideal agar persamaan kinetik berguna, tetapi modelnya tidak sepenuhnya akurat.
Teori kinetik mendefinisikan tekanan sebagai gaya yang diberikan oleh molekul gas saat mereka bertabrakan dengan dinding wadah. Tekanan dihitung sebagai gaya per luas, atau P = F/A. Gaya adalah hasil kali jumlah molekul gas, N, massa setiap molekul, m, dan kuadrat kecepatan rata-ratanya, v2rms, semuanya dibagi tiga kali panjang wadah, 3l. Oleh karena itu, kita memiliki persamaan berikut untuk gaya: F = Nmv2rms/3l. Singkatan, rms, singkatan dari root-mean-square, rata-rata kecepatan semua partikel.
Persamaan untuk tekanan adalah P = Nmv2rms/3Al. Karena luas dikalikan dengan panjang sama dengan volume, V, persamaan ini dapat disederhanakan menjadi P = Nmv2rms/3V. Hasil kali tekanan dan volume, PV, sama dengan dua pertiga energi kinetik total, atau K, yang memungkinkan penurunan sifat makroskopik dari sifat mikroskopis.
Bagian penting dari teori kinetik adalah bahwa energi kinetik bervariasi dalam proporsi langsung dengan suhu mutlak gas. Energi kinetik sama dengan produk dari suhu mutlak, T, dan konstanta Boltzman, kB, dikalikan dengan 3/2; K = 3TkB/2. Oleh karena itu, setiap kali suhu dinaikkan, energi kinetik meningkat, dan tidak ada faktor lain yang mempengaruhi energi kinetik.