“Teoría Cinética de los Gases”

1. “Teoría Cinética de los Gases” Electivo Física 3º medio Prof. María Elsa Reyes Alumnos: Christopher Wilson Pablo Urbano Erick Martinez

2. “Teoría Cinética de los Gases” Las teorías del calor: Aristóteles:“El calor es un elemento oscuro formado por partes en movimiento perpetuo” René Descartes: “El calor es una agitación de las partes de los cuerpos” Electivo 3º Medio Galileo:“El calor es un elemento material y fluido” Euler: “Fluido que compone todo los cuerpos llamado flogisto (calórico)” Laplace y Lavoisier: ”Algunos científicos consideran al calor como un fluido expandido en la naturaleza y otros como consecuencia del movimiento de las moléculas de los cuerpos”

3. “Teoría Cinética de los Gases” Ley de Boyle – Mariotte: Para un gas a temperatura constante la experiencia demuestra que el Volumen es inversamente proporcional a la presión p del gas por lo tanto: V · p = cte. Electivo 3º Medio Al graficar los valores obtenidos mediante la experiencia el gráfico da una curva en forma de hipérbola equilátera asintótica. Este gráfico es característico de las proporciones inversas.

4. “Teoría Cinética de los Gases” Ley de Charles y Gay-Lussac: Un gas a presión constante dilata su volumen según la ecuación: De aquí se deduce el cero absoluto, que equivale a -273º C o 0º K. La formula para la ley de Charles queda finalmente como: V = V0 (1+bt) Electivo 3º Medio La curva del gráfico es una recta ascendente que pasa por el origen, luego se establece que es una proporción directa.

5. “Teoría Cinética de los Gases” Ecuación de estado de un gas perfecto: Si se juntan las leyes de Boyle y de Charles se puede obtener una nueva proporcionalidad: Y al deducir la constante k, se obtiene n R, donde n es el numero de moles y R una constante llamada Constante Universal de los gases. Finalmente se obtiene: Electivo 3º Medio

6. “Teoría Cinética de los Gases” Ejemplo: 1.- Un recipiente de 5 (lts.) contiene 2,8 g de nitrógeno a la temperatura de 27º C. ¿Cuál es su presión? Se sabe que la molécula de nitrógeno contiene 2 átomos y que su peso es de 28 g. De la ecuación de estado de gases perfectos se tiene: Y se puede deducir la presión, por tanto: Electivo 3º Medio

7. “Teoría Cinética de los Gases” TEORIA CINÉTICA DE LOS GASES: La teoría cinética es el estudio de la materia desde el punto de vista de los movimientos y de los choques entre las diferentes moléculas, a las cuales se aplicará, las leyes de la mecánica clásica, con ciertos métodos estadísticos. Para esto se harán las siguientes hipótesis: 1.- El gas está formado de muchas moléculas que se mueven al azar. 2.- El volumen de las moléculas es despreciable con respecto al volumen del gas. 3.- Los choques entre las moléculas y con las paredes del recipiente son elásticos, esto quiere decir que su energía mecánica se conserva y también su momentum. 4.- No hay fuerzas sobre las moléculas, de modo que tampoco hay aceleración, luego las moléculas viajan con velocidad constante. Electivo 3º Medio

8. “Teoría Cinética de los Gases” TEORIA CINÉTICA DE LOS GASES: y m -Vx Electivo 3º Medio Vx m x z s La partícula m se mueve a una velocidad –v(vx, vy,vz)y choca contra la pared , volverá con una velocidad de igual magnitud pero en sentido contrario: v(vx, vy,vz). Luego: D (mvx) = mvx – (-mvx) =2 mvx

9. “Teoría Cinética de los Gases” TEORIA CINÉTICA DE LOS GASES: F · Dt = m Dvx = D(mvx) =2mvx Dt = 2s/ Vx p = mvx2 / V Electivo 3º Medio Con una serie de cálculos más que no vale la pena detallar aquí se obtiene la fórmula de la Teoría Cinética de los gases:

10. “Teoría Cinética de los Gases” TEORIA CINÉTICA DE LOS GASES: Por último, de la ecuación anterior deducimos una interpretación cinética para la temperatura ya que luego de algunas transformaciones: Electivo 3º Medio La energía cinética media por molécula depende solamente de la temperatura y no del tipo de molécula, se desprende de esta manera una definición de temperatura en base a la energía cinética. De ahí la importancia de la Teoría cinética de los gases. Con esta misma fórmula se conoce el cero absoluto y se establece el 3º principio de la Termodinámica: “Podemos aproximarnos al cero absoluto tanto como queramos pero es imposible alcanzarlo”

11. “Teoría Cinética de los Gases” Aplicaciones: El movimiento browniano de las partículas:Movimientos de partículas livianas fueron observados por primera vez en 1809 por el inglés Brown. Sería Einstein, en uno de sus trabajos más brillantes pero desconocidos, quien explicaría el movimiento browniano y la existencia de átomos. El escape de la atmósfera. La compresión de una masa de gas provoca el aumento de su temperatura. Evaporización de los líquidos Ley de Dalton Principio de Avogadro Ley de difusión Electivo 3º Medio