Postulados de la teoria cinetica de los gases

Postulados de la teoria cinetica de los gases

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La teoría cinética molecular describe las propiedades de las moléculas en términos de movimiento (energía cinética) y de temperatura. La teoría se aplica con mayor frecuencia a los gases, pero es útil para explicar el comportamiento molecular en todos los estados de la materia. Aplicada a los gases, la teoría cinética molecular tiene los siguientes postulados:

Evidentemente, las propiedades reales de los gases individuales varían un poco respecto a estos postulados, ya que sus moléculas tienen un volumen real y existe cierta atracción entre ellas. Sin embargo, nuestra discusión ignorará estas variaciones y se concentrará en un gas ideal, uno que se comporta según este modelo.

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La Teoría Cinética Molecular (TMC) describe un gas ideal, PV=nRT. Entender la Teoría Cinética Molecular puede ayudarnos a identificar cuándo un gas se comportará como un gas ideal, y cuándo se desviará y no se comportará como un gas ideal.

Pero un gas no es una partícula, sino un conjunto de partículas, todas ellas moviéndose con diferentes velocidades en diferentes direcciones. Por lo tanto, el reto consiste en describir las propiedades medibles de la masa basándose en el comportamiento de las partículas.

Los postulados de la KMT definen el comportamiento de las partículas del gas, pero las leyes de los gases son leyes empíricas, en el sentido de que se derivan de mediciones experimentales, que no son a nivel de partículas (molecular). Esto significa que se basan en observaciones macroscópicas de muchas moléculas y no en el comportamiento de una. Un litro de oxígeno es una cantidad fácilmente medible, pero ¿cuántas moléculas habría en un litro a STP?… ¿y esperarías que todas tuvieran la misma energía?

Sí, ¡son 2,693×1022 átomos en un litro! Así que cuando describimos un gas no estamos describiendo una molécula, sino un conjunto de moléculas, un grupo de partículas que se observa como un todo, no a nivel de la molécula individual. Esto significa que hay una distribución de las características de la partícula individual del gas, como la velocidad. En un momento dado, algunas moléculas se mueven muy rápido, otras muy despacio, y algunas pueden estar en medio de una colisión y no moverse en absoluto, sino cambiar la dirección en la que se mueven.

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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 con respecto a la de la 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.

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En otras secciones se mencionó que muchas de las propiedades de los sólidos, los líquidos y los gases podían explicarse si suponíamos que las sustancias están formadas por átomos o moléculas que están en constante movimiento. La ley de Boyle y las demás leyes de los gases nos han proporcionado ahora mucha más información cuantitativa sobre los gases, y cabe preguntarse si con el modelo anterior podemos hacer predicciones cuantitativas de acuerdo con estas leyes. Al responder a esta pregunta, también obtendremos importantes conocimientos sobre la naturaleza de la temperatura y de la energía térmica.

4 Cuando se producen colisiones, las moléculas no pierden energía cinética; es decir, se dice que las colisiones son perfectamente elásticas. La energía cinética total de todas las moléculas se mantiene constante, a menos que haya alguna interferencia externa con la

(u2)ave = promedio (o media) de los cuadrados de todas las velocidades moleculares individuales. Esta velocidad media al cuadrado debe utilizarse porque la presión es proporcional al cuadrado de la velocidad molecular, y las colisiones moleculares hacen que diferentes moléculas tengan velocidades muy diferentes.

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