Cinética de los gases

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Eduardo Aquino Chan IQ - 301

▪ Cinética de los Gases

Introducción

D
esde el punto de vista estructural, los gases son las sustancias más simples de la naturaleza, de modo que de un modelo elemental y cálculos simples dan resultados que concuerdan muy bien con los experimentos. La teoría cinética de los gases suministra una excelente ilustración de la relaciónteoría-experimento en física, así como de las técnicas empleadas a menudo para relacionar estructura con propiedades.

Teoría Cinética de los gases; Suposiciones Fundamentales

El modelo empleado en la teoría cinética de los gases puede describirse por medio de tres suposiciones fundamentales acerca de su estructura.

1. Un gas está compuesto de numerosas partículas diminutas (átomos omoléculas).

2. En ausencia de un campo de fuerzas, estás partículas se mueven en línea recta. (Obedecen a la primera ley del movimiento de Newton).

3. Estás partículas interactúan(es decir, chocan) entre sí con muy poca frecuencia.

Además de estas suposiciones, imponemos la condición de que, en cualquier colisión, energía cinética total de las dos moléculas es la misma antes ydespués del choque. Esta clase de colisión se llama colisión elástica.

Si el gas consta de numerosas partículas en movimiento, tal movimiento deber ser desordenado o al azar. Las partículas se mueven hacia todas direcciones con una amplia gama de velocidades, algunas rápidamente y otras lenta. [1]

Cada vez que tratamos de desarrollar una teoría para tener en cuenta las observacionesexperimentales, primero se debe de definir el sistema. Otras suposiciones al modelo de la teoría cinética los gases son:

1. Un gas esta compuesto por un gran número de átomos o moléculas, separados por distancias que son grandes en comparación de su tamaño.

2. Las moléculas tienen masa, pero su volumen es despreciablemente pequeño.

3. Las moléculas se encuentran en movimientoaleatorio constante.

4. No existe interacción entre las moléculas, ya sea de atracción o repulsión.

La diferencia entre la las leyes de los gases ideales y la teoría cinética de los gases es que para esta última debemos utilizar los supuestos anteriores de manera explicitica para derivar expresiones de propiedades macroscópicas, como presión y temperatura, en términos del movimiento de lasmoléculas individuales.[2]

Presión – Teoría Cinética

La presión de un gas, si la gravitación u otras fuerzas másicas o de cuerpo son despreciables (como generalmente es el caso), la produce el impacto de gran número de moléculas del gas sobre la superficie considerada. La teoría cinética elemental de los gases supone que el volumen de una molécula es despreciable también, quelas moléculas están tan distantes entre sí, que son también despreciables las fuerzas que ejercen unas sobre otras, y que dichas partículas son esferas rígidas que experimentan choques elásticos entre las moléculas y las paredes del recipiente. Un choque elástico, quiere decir, por ejemplo, cuando una molécula A choca contra la superficie plana MN, con un ángulo de incidencia θ respecto a la normalPN, rebota simétricamente al otro lado de PN, formando un ángulo θ también, sin pérdida de energía, o de cantidad de movimiento. [pic].

Por lo tanto, la presión es consecuencia de la rapidez de variación de la cantidad de movimiento de las moléculas que chocan contra la superficie.

Como la cantidad de movimiento (o ímpetu*) es una cantidad vectorial y puesto que la presión se definecomo la fuerza normal por unidad de área, observamos que el cambio de ímpetu de la molécula A en la dirección y. Se considera que esta pared opuesta, rebota para chocar de nuevo. [3]

Presión de un Gas

Al utilizar el modelo de la teoría de los gases, podemos derivar una expresión de la presión de un gas en términos de sus propiedades moleculares.

Considera un gas ideal compuesto...
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