Teor a Cin tica Molecular de los Gases


Teoría Cinética Molecular de los Gases:

La teoría cinética de los gases es una teoría física y química que explica el comportamiento y propiedades macroscópicas de los gases(Ley de los gases ideales), a partir de una descripción estadística de los procesos moleculares microscópicos. La teoría cinética se desarrolló con base en los estudios de físicos como Daniel Bernoulli en el siglo XVIIIy Ludwig Boltzmann y James Clerk Maxwell a finales del siglo XIX.

Esta rama de la física describe las propiedades térmicas de los gases, o sea: la manera en que se comportan los gases según la temperatura. Estos gases entendidos como sistemas, contienen números enormes de átomos o moléculas, y la única forma razonable de comprender sus propiedades térmicas con base en la mecánica molecular, esencontrar determinadas cantidades dinámicas de tipo promedio y relacionar las propiedades físicas observadas del sistema con estas propiedades dinámicas moleculares en promedio.

En 1738 Daniel Bernoulli publicó la obra Hydrodynamica, sentando las bases de la teoría cinética de los gases y planteando los argumentos, que todavía se utilizan hoy en día, de que los gases se componen de un gran número demoléculas que se mueven en todas las direcciones, que su impacto en una superficie causa la presión del gas que sentimos, y que lo que se experimenta en forma de calor es simplemente la energía cinética de su movimiento. La teoría no fue aceptada en ese momento, en parte debido a que la conservación de la energía todavía no se había establecido y a que los físicos no sabían cómo las colisiones entremoléculas podrían ser perfectamente del tipo elásticas.

Otros pioneros de la teoría cinética (no considerados por sus contemporáneos) fueron Mikhail Lomonosov (1747), Georges-Louis Le Sage  (creada en 1780 y publicada en 1818), John Herapath (1816) y John James Waterston (1843), que conectaron sus investigaciones con el desarrollo de las explicaciones mecánicas de la gravitación. En 1856, AugustKrönig (probablemente después de leer un artículo de Waterston) creó un modelo cinético simple de gas, que sólo consideraba el movimiento de traslación de las partículas.

En 1857 Rudolf Clausius, según sus propias palabras independientemente de Krönig, desarrolló una versión de la teoría similar, pero mucho más sofisticada, que incluía no solo movimientos moleculares translacionales, comoKrönig, si no también rotacionales y vibracionales. En este mismo trabajo introdujo el concepto de camino libre medio de una partícula.

En 1859, después de leer un artículo de Clausius, James Clerk Maxwell formuló “la distribución de Maxwell” de las velocidades moleculares, lo que le dio la proporción de moléculas que tienen una determinada velocidad en un rango específico. Esta fue la primera leyestadística en la física.
En 1871, Ludwig Boltzmann generalizó los logros de Maxwell y formuló la distribución de Maxwell-Boltzmann. También afirmó por primera vez la conexión logarítmica entre la entropía y la probabilidad.
En el comienzo del siglo XX, sin embargo, muchos físicos empezaron a considerar que los átomos eran construcciones puramente hipotéticas, en lugar de objetos reales. Un importantepunto de inflexión fueron los artículos sobre el movimiento browniano de Albert Einstein (1905) y Marian Smoluchowski (1906), que lograron hacer ciertas predicciones cuantitativas precisas basándose en la teoría cinética.

Los principales teoremas 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...