¿Qué es la Teoría Cinética de la Materia?

Antes de enunciar la Teoría Cinética de la Materia se deben de tener conceptos previos para el entendimiento de los postulados de dicha Teoría.

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Como primer punto, nos debemos preguntar: ¿qué es una teoría?.

La palabra teoría en las ciencias naturales se puede definir como una hipótesis ideada para explicar hechos experimentales conocidos, para demostrar relaciones entre ellos, y para predecir nuevas relaciones.

En base a esta definición se entenderá que la Teoría Cinética de la Materia tiene como fin explicar las propiedades de un gas ideal a través del comportamiento molecular de estos gases; y para saber cómo se comportan los gases a presiones que no pasen de unas cuantas atmósferas.

Desde el punto de vista de la teoría cinética, un gas está constituido por un gran número de partículas que se desplazan rápidamente. 

Movimiento de las moléculas de un gas.

En un gas monoatómico, como el helio y el neón, estas partículas son solo átomos; pero en gases poliatómicos, como el oxigeno y el dióxido de carbono, las partículas son moléculas.

En un gas a temperatura ambiente, las moléculas se están moviendo a velocidades de cientos de metros por segundo y experimentan colisiones elásticas entre sí y con las paredes del recipiente. En ausencia de fuerzas externas (las moléculas se mueven con tanta rapidez que podemos despreciar la acción de la gravedad) no existe ninguna posición preferida para una molécula en el interior del recipiente y los vectores velocidad tampoco poseen ninguna dirección preferida.

Las moléculas están separadas, en promedio, por distancias que son grandes en comparación con su diámetro y no ejercen ninguna fuerza entre sí, excepto durante el choque mutuo. (Esta  última hipótesis es equivalente a suponer una densidad gaseosa muy baja, lo cual significa, que el gas es ideal. Como en las colisiones o coques se conserva la cantidad de movimiento, los choques de las moléculas que experimentan entre sí no influyen sobre la cantidad de movimiento total en ninguna dirección, de modo que se puede despreciar).

Esta imagen muestra el movimiento de las moléculas que se realiza dentro de un recipiente.

La teoría cinética de los gases se apoya en los siguientes supuestos:

1. El número de moléculas en el gas es grande y la separación promedio entre ellas es grande en comparación con sus dimensiones. Como ya se explico anteriormente esto se debe a que el número de moléculas es grande. La gran separación entre moléculas significa que estas ocupan un volumen insignificante en el recipiente. Esto es un congruente con el modelo de un gas ideal, en el que imaginamos que las moléculas son como puntos.
2. Las moléculas obedecen las leyes de Newton del movimiento, pero en su conjunto se mueven al azar. Por movimiento “al azar”  se quiere decir que cualquier molécula se puede mover en cualquier dirección con igual probabilidad, con una amplia distribución de velocidades.
3. Las moléculas interactúan solo a través de fuerzas de corto alcance durante colisiones elásticas. Como se explico al principio, las moléculas entre los gases ideales no ejercen fuerzas entre sí, excepto durante su choque mutuo.
4. Las moléculas chocan elásticamente con las paredes.
5. Todas las moléculas en el gas son idénticas.

Bibliografía:

1. Pérez Montiel, Héctor; Física General; Ed. Patria.

2. A. Tliper, Paul; Física para la ciencia y tecnología. Ed. Reverté.