Teoría cinética

Teoría cinética de la materia.

En 1857, el físico alemán Clasius desarrollo una teoría que describe las propiedades de la materia y su comportamiento. Dicha teoría dice que, toda materia que vemos está formada por partículas muy pequeñas llamadas moléculas. Estas moléculas están en movimiento continuo y se encuentran unidas por la fuerza de cohesión que existe entre moléculas de una misma materia. Entre una y otra molécula hay un espacio vacío ya que están en continuo movimiento.
El modelo cinético molecular en sus inicios se desarrollo para los gases, sin embargo se puede aplicar a los tres estados de la materia.
· Estado sólido: las moléculas están muy juntas y se mueven oscilando alrededor de posiciones fijas. En el estado sólido las fuerzas de cohesión son muy grandes.
· Estado líquido: las moléculas están más separadas y se mueven de manera que pueden cambiar sus posiciones, pero las fuerzas de cohesión, aunque son menos intensas que en el estado sólido, impiden que las moléculas puedan independizarse.
· Estado gaseoso: las moléculas están totalmente separadas unas de otras y se mueven libremente; no existen fuerzas de cohesión.

La intervención de la temperatura en la teoría cinética de la materia.

Cuando aumentamos la temperatura de un estado sólido, sus moléculas se moverán más rápidamente y aumentara la distancia entre ellas. Las fuerzas de cohesión disminuyen y llegará un momento en que éstas fuerzas son incapaces de mantener a las moléculas fijas, así las moléculas pueden desplazarse, el estado sólido entonces se va a convertir en un liquido.
Si aumenta la temperatura de un líquido, sus moléculas aumentara su rapidez, la distancia entre ellas irá aumentando y las fuerzas de cohesión van disminuyendo hasta que finalmente las moléculas pueden liberarse unas de otras, y así este conjunto de moléculas se convertirá en estado gaseoso.
Si se disminuye la temperatura de un estado gaseoso, disminuye la rapidez de sus moléculas y así unas a las otras se acercan, esto para que sus fuerzas de cohesión, que siempre aumentan al disminuir la distancia, puedan mantenerlas unidas, así pasará a estado líquido.
Si se disminuye aún más la temperatura, se moverán más lentamente las moléculas, así que la distancia entre ellas seguirá disminuyendo, las fuerzas de cohesión aumentarán más y llegará un momento que son lo suficientemente intensas como para impedir que las moléculas puedan desplazarse, obligándolas a ocupar posiciones fijas, así se ha convierte en estado sólido.

Teoría cinética de los gases.

La teoría cinética molecular describe las propiedades y el comportamiento de los gases. Todos los gases están formados por moléculas que se encuentran en movimiento continuo, es rápido, rectilíneo y aleatorio. Las moléculas de los gases están muy separadas entre sí y no ejercen fuerzas sobre otras moléculas. Las hipótesis que fundamentan el comportamiento de este modelo son:

· El gas está formado por un conjunto de N(~1022) moléculas concebidas por pequeñas esferas rígidas de diámetro (aproximadamente 10-8 cm), despreciable comparado con longitudes macroscópicas. Nótese que el volumen ocupado por una molécula es aproximadamente igual a 10-24 cm3. De aquí que ocupado por 1022 moléculas sea apenas de l0-2 cm3: ¡la centésima parte de un cm3! Por tanto, en nuestro recipiente de 1 000 cm3 prácticamente todo el espacio está vacío.
· En ausencia de fuerzas externas y despreciando los efectos del campo gravitacional, las moléculas están distribuidas uniformemente en el recipiente. Esto es, en todo momento número de moléculas por unidad de volumen es constante.
· Las moléculas no ejercen fuerzas entre sí, excepto cuando sufren una colisión con otra molécula o contra las paredes del recipiente. Además, estas colisiones son elásticas.
· Todas las direcciones de las velocidades moleculares son igualmente probables.
· Las magnitudes de las velocidades moleculares cambian constantemente como consecuencia de los choques y, numéricamente, pueden tomar valores entre cero y una velocidad máxima que no puede exceder la velocidad de la luz.

La teoría cinética molecular, se encuentra presente en nuestra vida diaria, un ejemplo de ella se puede observar claramente en los aviones con cabina no presurizada que se va elevándose cada vez más, su cuerpo está expuesto a una presión cada vez menor sobre su superficie exterior. Debido a que la presión dentro de su cuerpo es todavía la misma que en tierra, extrañas cosas comienzan a suceder. Los gases encerrados en las cavidades del cuerpo comienzan a expandirse tratando de igualar la presión del gas ambiental, es decir, el aire.Este fenómeno puede producirle molestias. Cuando los gases se encuentran retenidos en lugares tales como las cavidades de la cabeza, detrás del tímpano y en el estómago, pueden producir dolor de cabeza, de oídos o sensación de plenitud abdominal.A unos 2.500 m (8.000 ft) los gases en el cuerpo se expanden en un volumen aproximado a un 20 %, mayor que a nivel terrestre. Si su nivel de ascenso es gradual y su estado físico es bueno, se puede ambientar a este cambio fácil y confortablemente.
En el siguiente video, se ilustra la composición de un gas y los choques entre sus moléculas.