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Teoria cinetica de los gases

teoria cinetica de los gases

Teoria cinetica de los gases

La teoría cinética de los gases es una teoría física y química que explica el comportamiento y propiedades microscópicas de los gases a partir de una descripción estadística de los procesos moleculares microscópicos.

Los principales postulados de la teoría cinética son los siguientes:

  • El número de moléculas es grande y la separación media entre ellas es grande comparada con sus dimensiones. Por lo tanto, ocupan un volumen despreciable en comparación con el volumen del envase y se consideran masas puntuales.
  • Las moléculas obedecen las leyes de Newton, pero individualmente se mueven en forma aleatoria, con diferentes velocidades cada una, pero con una velocidad promedio que no cambia con el tiempo.
  • Las moléculas realizan choques elásticos entre sí, por lo tanto se conserva tanto el momento lineal como la energía cinética de las moléculas.
  • Las fuerzas entre moléculas son despreciables, excepto durante el choque. Se considera que las fuerzas eléctricas o nucleares entre las moléculas son de corto alcance, por lo tanto solo se consideran las fuerzas impulsivas que surgen durante el choque.
  • El gas es considerado puro, es decir todas las moléculas son idénticas.
  • El gas se encuentra en equilibrio térmico con las paredes del envase.

Propiedad y definición

Son aquellas propiedades distintivas de las sustancias que se observan cuando reaccionan, es decir, cuando se rompen y/o se forman enlaces químicos entre los átomos, formándose con la misma materia sustancias nuevas distintas de las originales.

Las propiedades químicas se manifiestan en los procesos químicos (reacciones químicas), mientras que las propiedades propiamente llamadas propiedades físicas, se manifiestan en los procesos físicos, como el cambio de estado, la deformación, el desplazamiento, etc.

Ejemplos de propiedades químicas: – corrosividad de ácidos – poder calorífico o energía calórica – acidez – reactividad

Presión

En el marco de la teoría cinética la presión de un gas es explicada como el resultado macroscópico de las fuerzas implicadas por las colisiones de las moléculas del gas con las paredes del contenedor. La presión puede definirse por lo tanto haciendo referencia a las propiedades microscópicas del gas.

En general se cree que hay más presión si las partículas se encuentran en estado sólido, si se encuentran en estado líquido es mínima la distancia entre una y otra y por último si se encuentra en estado gaseoso se encuentran muy distantes.

En efecto, para un gas ideal con N moléculas, cada una de masa m y moviéndose con una velocidad aleatoria promedio o raíz cuadrada de la media aritmética de los cuadrados de las velocidades, en inglés «root mean square» vrms = v, contenido en un volumen cúbico V las partículas del gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que puede calcularse de manera estadística intercambiando momento lineal con las paredes en cada choque y efectuando una fuerza neta por unidad de área que es la presión ejercida por el gas sobre la superficie sólida.

La presión puede calcularse como

P = ((N m v²)/3V) (gas ideal)

Este resultado es interesante y significativo no sólo por ofrecer una forma de calcular la presión de un gas sino porque relaciona una variable macroscópica observable, la presión, con la energía cinética promedio por molécula, 1/2 mv², que es una magnitud microscópica no observable directamente. Nótese que el producto de la presión por el volumen del recipiente es dos tercios de la energía cinética total de las moléculas de gas contenidas.

Temperatura segun la Teoria cinetica de los gases

Según la teoría cinética, la temperatura es una medida de la energía cinética media de los átomos y moléculas que constituyen un sistema. Dado que la energía cinética depende de la velocidad, podemos decir que la temperatura está relacionada con las velocidades medias de las moléculas del gas.

Hay varias escalas para medir la temperatura; las más conocidas y utilizadas son las escalas Celsius (ºC), Kelvin (K) y Fahrenheit (ºF). En este trabajo sólo utilizaremos las dos primeras.

Ecuacion de estado de los gases ideales

La ley de gas ideal, también conocida como ecuación de gas general, es la ecuación de estado de un hipotetico gas ideal. Es una buena aproximación al comportamiento de muchos gases bajo diferentes condiciones, sin embargo, tiene varias limitaciones. Es decir, describe un gas hipotético formado por partículas puntuales sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética).

PV = nRT

  • P = presión
  • V = volumen
  • n = moles de gas
  • R = constante universal de los gases ideales
  • T = temperatura absoluta

Fue propuesta por primera vez por el Físico e Ingeniero francés Emile Clapeyron en 1834 como la combinación empírica de la ley de Boyle, la ley de Charles (ley de volumen), la ley de Avogadro y la ley de Gay-Lussac.

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Teoria cinetica de los gases ✅ Estructura de la materia (enfoque clásico). Ecuación de estado de los gases ideales. Guia de FISICA UNAM 2020 GRATIS.
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