Teoria cinetica molecular delos gases

Teoria cinetica molecular delos gases

21 – explicación de la teoría cinética molecular de los gases (química

La teoría cinética de los gases es un modelo científico que explica el comportamiento físico de un gas como el movimiento de las partículas moleculares que lo componen. En este modelo, las partículas submicroscópicas (átomos o moléculas) que componen el gas se mueven continuamente de forma aleatoria, chocando constantemente no sólo entre sí, sino también con las paredes de cualquier recipiente en el que se encuentre el gas. Este movimiento es el que da lugar a las propiedades físicas del gas, como el calor y la presión.

La teoría cinética de los gases también se llama simplemente teoría cinética, o modelo cinético, o modelo cinético-molecular. También puede aplicarse de muchas maneras tanto a los fluidos como a los gases. (El ejemplo del movimiento browniano, que se analiza más adelante, aplica la teoría cinética a los fluidos).

El filósofo griego Lucrecio fue partidario de una forma temprana de atomismo, aunque ésta se descartó en gran medida durante varios siglos en favor de un modelo físico de los gases basado en la obra no atómica de Aristóteles. Sin una teoría de la materia como partículas diminutas, la teoría cinética no llegó a desarrollarse en este marco aristotélico.

La teoría molecular cinética y sus postulados

Hay que entender los fundamentos de la Teoría Cinética Molecular de los Gases (TMC). Este modelo se utiliza para describir el comportamiento de los gases. Más concretamente, se utiliza para explicar las propiedades macroscópicas de un gas, como la presión y la temperatura, en términos de sus componentes microscópicos, como los átomos. Al igual que la ley de los gases ideales, esta teoría se desarrolló en referencia a los gases ideales, aunque puede aplicarse razonablemente bien a los gases reales.

Esta ecuación dice que la velocidad de las partículas del gas está relacionada con su temperatura absoluta. En otras palabras, a medida que aumenta su temperatura, aumenta su velocidad y, finalmente, también aumenta su energía total. Sin embargo, es imposible definir la velocidad de una partícula de gas. Por ello, las velocidades de los gases se definen en términos de su velocidad media cuadrática.

Los fenómenos macroscópicos de la presión pueden explicarse en términos de la teoría cinética molecular de los gases. Supongamos el caso en el que una molécula de gas (representada por una esfera) se encuentra en una caja de longitud L (figura 1). Utilizando las suposiciones expuestas anteriormente, y considerando que la esfera sólo se mueve en la dirección x, podemos examinar el caso de que la esfera colisione elásticamente con una de las paredes de la caja.

Teoría cinética molecular de los gases – problemas de práctica

La temperatura del gas ideal es proporcional a la energía cinética media de sus partículas. El tamaño de los átomos de helio en relación con su espacio se muestra a escala bajo 1950 atmósferas de presión. Los átomos tienen una determinada velocidad media, que aquí se reduce dos billones de veces respecto a la que tienen a temperatura ambiente.

La teoría cinética de los gases es un modelo clásico sencillo e históricamente significativo del comportamiento termodinámico de los gases, con el que se establecieron muchos conceptos principales de la termodinámica. El modelo describe un gas como un gran número de partículas submicroscópicas idénticas (átomos o moléculas), todas ellas en constante y rápido movimiento aleatorio. Se supone que su tamaño es mucho menor que la distancia media entre las partículas. Las partículas sufren colisiones elásticas aleatorias entre ellas y con las paredes del contenedor. La versión básica del modelo describe el gas ideal y no considera ninguna otra interacción entre las partículas.

La teoría cinética de los gases explica las propiedades macroscópicas de los gases, como el volumen, la presión y la temperatura, así como las propiedades de transporte, como la viscosidad, la conductividad térmica y la difusividad de la masa. El modelo también da cuenta de fenómenos relacionados, como el movimiento browniano.

Teoría cinética de los gases – física de nivel a

Hemos desarrollado definiciones macroscópicas de presión y temperatura. La presión es la fuerza dividida por el área sobre la que se ejerce la fuerza, y la temperatura se mide con un termómetro. Comprendemos mejor la presión y la temperatura a partir de la teoría cinética de los gases, que supone que los átomos y las moléculas están en continuo movimiento aleatorio.

Figura 13.20 Cuando una molécula choca con una pared rígida, la componente de su momento perpendicular a la pared se invierte. La figura 13.20 muestra una colisión elástica de una molécula de gas con la pared de un recipiente, de forma que ejerce una fuerza sobre la pared (por la tercera ley de Newton). Debido a que un gran número de moléculas colisionan con la pared en poco tiempo, observamos una fuerza media por unidad de superficie. Estas colisiones son la fuente de la presión en un gas. A medida que aumenta el número de moléculas, aumenta el número de colisiones y, por tanto, la presión. Del mismo modo, la presión del gas es mayor si la velocidad media de las moléculas es mayor. La relación real se deduce en el artículo Cosas grandes y pequeñas que aparece a continuación. Se encuentra la siguiente relación:

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