TEORIA CINETICA DE LOS GASES TEMAS 1245

Física General II
TERMODINÁMICA
TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES
Profesor: Galo Nuñez

Integrantes:
‐ Karen Pantoja
‐ Laura Vizcaíno
‐ Nestor Panchi
‐ Diego Ríos

1) CALOR ESPECÍFICO MOLAR 
DE UN GAS

Consideremos un gas el cual  cambia de 
temperatura en: T para todos los casos y salta 
de un isoterma T a otra isoterma T + T . 

Como la Eint en el sistema es la misma se la puede igualar a cero. 

Quedándonos como resultado Q= ‐W  .
Este trabajo es diferente para cada trayectoria.

 El calor asociado con un cambio de 
temperatura no tiene un único valor.

Por ello se definen calores específicos para dos 
procesos especiales: isovolumétrico e isobárico.

Los calores específicos molares se definen así:

Donde n son las moles del gas, las mismas que están relacionadas directamente con la cantidad de dicho gas.
 Cv es el calor específico molar a volumen constante y Cp es el calor específico molar a presión constante.

Energía interna de N moléculas un gas monoatómico ideal es:

 En general la Eint de cualquier gas ideal es una función solo de T 

Si la energía se transfiere por calor a  un sistema a volumen constante, no se consume trabajo en el sistema. Se tienen las dos ecuaciones que se observan a continuación:

Reemplazando en la anterior ecuación se obtiene, si es constante se la pone sin variaciones:

Reemplazando la Eint de  primera ecuación en la segunda obtenemos una tercera ecuación, de la cual 
podemos obtener el valor de Cv que vendría a ser 12.5 J/k para todos los gases monoatómicos.

 Ahora la temperatura de nuevo aumenta en T 
La energía que se debe transferir por calor al gas en este proceso es: 
 Por los cambios de volumen producidos en este proceso, el trabajo 
consumido en el gas es, P es la presión constante a la que ocurre el 
proceso:
 Luego al aplicar la primera ley de la termodinámica tenemos:
 Esta expresión se aplica para cualquier gas ideal y predice que el calor específico molar de un gas ideal a presión constante es mayor que el 
calor específico molar a volumen constante en una cantidad R.

 La proporción de estos calores específicos molares es una cantidad 
adimensional:

En el caso de los sólidos y líquidos calentados a presión constante, se consume muy poco trabajo porque la
expansión térmica es pequeña. En consecuencia Cp y Cv son aproximadamente iguales para sólidos y líquidos.

2) PROCESOS ADIABÁTICOS DE 
UN GAS IDEALTRANSFORMACIÓN ADIABÁTICA
no se produce intercambio 
de calor del gas con el 
exterior
(Q = 0).

Se define el coeficiente 
adiabático de un gas (γ)

El gas se encuentra 
encerrado mediante un 
pistón en un recipiente de 
paredes aislantes y se deja 
expansionar

COEFICIENTE ADIABÁTICO 
DE UN GAS IDEAL
GAS MONOATÓMICO IDEAL

GAS DIATÓMICO IDEAL

Cp: calor específico molar a presión cteCv: calor específico molas a volumen cte.

TRABAJO EN 
FUNCIÓN DEL 
VOLÚMEN

OBSERVACIONES:
en una 
expansión 
adiabática el gas 
realiza un trabajo 
a costa de 
disminuir su 
energía interna

aumenta la energía interna

POR LO QUE SE ENFRÍA

En el proceso 
inverso, el gas se 
comprime (W<0)

El calentamiento 
y enfriamiento 
adiabáticO

curren debido al cambio en 
la presión de un gas3) EQUIPARTICION DE LA ENERGIA
• El teorema de equipartición de la energía establece que las moléculas en equilibrio térmico, tienen la 
misma energía promedio asociada a cada independiente grado de libertad de movimiento y que esa 
energía es “ la equipartición” de energía resultante.
• El teorema de equipartición hace predicciones cuantitativas. Al igual que el teorema del virial, que da las energías cinética y potencial promedio totales para un sistema a una temperatura dada, de la que la 
capacidad de calor del sistema puede ser calculada.

• Por ejemplo, se predice que cada átomo en un gas ideal monoatómico tiene una energía cinética media 
de kBT en equilibrio térmico, donde kB es la constante de Boltzmann y T es la temperatura. Más ...