Teoria cinetica molecular ejemplos

Fórmula de la teoría cinética de los gases

Hemos desarrollado definiciones macroscópicas de la presión y la temperatura. La presión es la fuerza dividida por el área sobre la que se ejerce la fuerza, y la temperatura se mide con un termómetro. Comprendemos mejor la presión y la temperatura gracias a la teoría cinética de los gases, que supone que los átomos y las moléculas están en continuo movimiento aleatorio.

Figura 13.20 Cuando una molécula choca con una pared rígida, la componente de su momento perpendicular a la pared se invierte. La figura 13.20 muestra una colisión elástica de una molécula de gas con la pared de un recipiente, de forma que ejerce una fuerza sobre la pared (por la tercera ley de Newton). Debido a que un gran número de moléculas colisionan con la pared en poco tiempo, observamos una fuerza media por unidad de superficie. Estas colisiones son la fuente de la presión en un gas. A medida que aumenta el número de moléculas, aumenta el número de colisiones y, por tanto, la presión. Del mismo modo, la presión del gas es mayor si la velocidad media de las moléculas es mayor. La relación real se deduce en el artículo Cosas grandes y pequeñas que aparece a continuación. Se encuentra la siguiente relación:

Teoría cinética de los líquidos

Asegúrate de que comprendes bien las siguientes ideas esenciales que se presentan a continuación. Es especialmente importante que conozcas los principales supuestos de la teoría cinético-molecular. Éstas pueden dividirse en las que se refieren a la naturaleza de las propias moléculas y las que describen la naturaleza de sus movimientos:

Las propiedades como la temperatura, la presión y el volumen, junto con otras que dependen de ellas (densidad, conductividad térmica, etc.) se conocen como propiedades macroscópicas de la materia; son propiedades que pueden observarse en la materia en bruto, sin referencia a su estructura subyacente o naturaleza molecular. A finales del siglo XIX, la teoría atómica de la materia estaba lo suficientemente bien aceptada como para que los científicos empezaran a relacionar estas propiedades macroscópicas con el comportamiento de las moléculas individuales, que se describen mediante las propiedades microscópicas de la materia. El resultado de este esfuerzo fue la teoría cinética molecular de los gases. Esta teoría se aplica estrictamente sólo a una sustancia hipotética conocida como gas ideal; sin embargo, veremos que, en muchas condiciones, describe con bastante precisión el comportamiento de los gases reales a temperaturas y presiones ordinarias, y sirve como punto de partida para tratar estados de la materia más complicados.

Teoría cinética de los sólidos

Si alguna vez has cambiado una vieja bombilla incandescente, habrás observado lo que parece un polvo negro que recubre el interior de la bombilla. Esa capa negra es, en realidad, átomos de metal que se han escapado del filamento de tungsteno de la bombilla y se han condensado en su cristal (Figura 1). Aunque este pequeño residuo de tungsteno es molesto para los modernos a los que les gusta leer por la noche, a principios del siglo XX las bombillas solían quemar sus filamentos y ennegrecerse muy rápidamente. Entonces, en 1913, el químico estadounidense Irving Langmuir descubrió una solución sorprendente para mantener las bombillas encendidas: llenar la bombilla con un gas inerte y no tóxico llamado argón.

En el siglo XVII, el matemático italiano Evangelista Torricelli construyó el primer barómetro de mercurio llenando un tubo de vidrio sellado en un extremo con mercurio e invirtiendo el extremo abierto en una bañera llena del metal líquido. Para sorpresa de sus contemporáneos, el tubo permaneció parcialmente lleno, casi como si algo empujara el mercurio de la bañera y obligara al metal líquido a subir por el tubo (figura 2). Lo más significativo es que el nivel al que el mercurio subía en el tubo cambiaba de un día para otro, lo que desafió a los científicos a explicar cómo el mercurio era forzado a subir por el tubo de vidrio cerrado.

¿cuáles son los tres supuestos de la teoría cinética de la materia?

La teoría cinética molecular de la materia ofrece una descripción de las propiedades microscópicas de los átomos (o moléculas) y sus interacciones, lo que da lugar a propiedades macroscópicas observables (como la presión, el volumen o la temperatura). Una aplicación de la teoría es que ayuda a explicar por qué la materia existe en diferentes fases (sólida, líquida y gaseosa) y cómo la materia puede cambiar de una fase a otra.

Tomemos como ejemplo el agua. En su fase sólida (hielo), las moléculas de agua tienen muy poca energía y no pueden alejarse unas de otras. Las moléculas se mantienen estrechamente unidas en un patrón regular llamado entramado. Si el hielo se calienta, la energía de las moléculas aumenta. Esto significa que algunas de las moléculas de agua son capaces de superar las fuerzas intermoleculares que las mantienen unidas, y las moléculas se separan más, formando agua líquida. Por eso el agua líquida puede fluir: las moléculas tienen mayor libertad de movimiento que en la red sólida. Si las moléculas se calientan más, el agua líquida se convierte en vapor de agua, que es un gas. Las partículas del gas tienen más energía y se encuentran, por término medio, a distancias mucho mayores que el tamaño de los átomos/moléculas. Las fuerzas de atracción entre las partículas son muy débiles dadas las grandes distancias entre ellas.

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