Historia

La teoría cinética de los gases es una teoría física[->0] y química que explica el comportamiento y propiedades macroscópicas de los gases[->1] a partir de una descripción estadística[->2] de los procesos moleculares[->3] microscópicos. La teoría cinética se desarrolló con base en los estudios de físicos como Ludwig Boltzmann[->4] y James Clerk Maxwell[->5] a finales del siglo XIX[->6].Principios
Los principales teoremas de la teoría cinética son los siguientes:1
· El número de moléculas[->7] 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[->8], pero individualmente se mueven en formaaleatoria[->9], con diferentes velocidades[->10] cada una, pero con una velocidad promedio que no cambia con el tiempo[->11].
· Las moléculas realizan choques elásticos[->12] entre sí, por lo tanto se conserva tanto el momento lineal[->13] como la energía cinética[->14] de las moléculas.
· Las fuerzas[->15] entre moléculas son despreciables, excepto durante el choque. Se considera que lasfuerzas eléctricas[->16] o nucleares[->17] entre las moléculas son de corto alcance, por lo tanto solo se consideran las fuerzas impulsivas que surgen durante el choque.
· El gas[->18] es considerado puro, es decir todas las moléculas son idénticas.
· El gas se encuentra en equilibrio térmico[->19] con las paredes del envase.
[editar] Presión
En el marco de la teoría cinética la presión[->20] deun 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 m En efecto, para un gas ideal con N moléculas, cada una de masa[->21] m y moviéndose con una velocidad aleatoria promedio vrms contenido en un volumen cúbico V laspartículas del gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que puede calcularse de manera estadística intercambiando momento lineal[->22] con las paredes en cada choque y efectuando una fuerza[->23] neta por unidad de área[->24] que es la presión ejercida por el gas sobre la superficie sólida.
La presión puede calcularse como
(gas ideal)
Este resultado es interesante y significativo nosólo por ofrecer una forma de calcular la presión de un gas sino porque relaciona una variable macroscópica observable, la presión, con la energía cinética[->25] promedio por molécula, 1/2 mvrms², que es una magnitud microscópica no observable directamente. Nótese que un pene de enormes dimensioness y el producto de la presión por el volumen del recipiente es dos tercios de la energía cinéticatotal de las moléculas de gas contenidas.
[editar] Temperatura
La ecuación superior nos dice que la presión[->26] de un gas depende directamente de la energía cinética[->27] molecular. La ley de los gases ideales[->28] nos permite asegurar que la presión es proporcional a la temperatura absoluta[->29]. Estos dos enunciados permiten realizar una de las afirmaciones más importantes de la teoríacinética: La energía molecular promedio es proporcional a la temperatura. La constante de proporcionales es 3/2 la constante de Boltzmann[->30], que a su vez es el cociente entre la constante de los gases[->31] R entre el número de Avogadro[->32]. Este resultado permite deducir el principio o teorema de equipartición[->33] de la energía.
La energía cinética por Kelvin es:
· Por mol 12,47 J
· Pormolécula 20,7 yJ = 129 μeV
En condiciones estándar de presión y temperatura (273,15 K) se obtiene que la energía cinética total del gas es:
· Por mol 3406 J
· Por molécula 5,65 zJ = 35,2 meV
Ejemplos:
· Dihidrógeno[->34] (peso molecular[->35] = 2): 1703 kJ/kg
Dinitrógeno (peso molecular = 28): 122 kJ/kg
Dioxígeno (peso molecular = 32): 106 kJ/kg
[editar] Velocidad promedio de las...