Teoría cinética de los gases.


La teoría cinética de los gases es un modelo clásico simple e históricamente significativo del comportamiento termodinámico de los gases , con el que se establecieron muchos conceptos principales de la termodinámica. El modelo describe un gas como una gran cantidad de partículas submicroscópicas idénticas ( átomos o moléculas ), todas las cuales se encuentran en movimiento constante, rápido y aleatorio . Se supone que su tamaño es mucho más pequeño que la distancia promedio entre las partículas. Las partículas experimentan colisiones elásticas aleatorias entre sí y con las paredes del recipiente. La versión básica del modelo describe lagas ideal y no considera otras interacciones entre las partículas.

La teoría cinética de los gases explica las propiedades macroscópicas de los gases, como el volumen, la presión y la temperatura, así como las propiedades de transporte , como la viscosidad , la conductividad térmica y la difusividad de masa . El modelo también da cuenta de fenómenos relacionados, como el movimiento browniano .

Históricamente, la teoría cinética de los gases fue el primer ejercicio explícito de las ideas de la mecánica estadística .

Aproximadamente en el año 50 a. C. , el filósofo romano Lucrecio propuso que los cuerpos macroscópicos aparentemente estáticos estaban compuestos en una pequeña escala de átomos que se movían rápidamente, todos rebotando entre sí. [1] Este punto de vista atomista epicúreo rara vez se consideró en los siglos posteriores, cuando las ideas aristotélicas eran dominantes.

En 1738 , Daniel Bernoulli publicó Hydrodynamica , que sentó las bases de la teoría cinética de los gases. En este trabajo, Bernoulli planteó el argumento de que los gases consisten en un gran número de moléculas que se mueven en todas las direcciones, que su impacto en una superficie causa la presión del gas y que su energía cinética promedio determina la temperatura del gas. La teoría no fue aceptada de inmediato, en parte porque aún no se había establecido la conservación de la energía y no era obvio para los físicos cómo las colisiones entre moléculas podían ser perfectamente elásticas. [2] : 36–37 

Otros pioneros de la teoría cinética, cuyo trabajo también fue descuidado en gran medida por sus contemporáneos, fueron Mikhail Lomonosov (1747), [3] Georges-Louis Le Sage (ca. 1780, publicado en 1818), [4] John Herapath (1816) [ 5] y John James Waterston (1843), [6] que conectaron su investigación con el desarrollo de explicaciones mecánicas de la gravitación . En 1856 , August Krönig creó un modelo cinético de gases simple, que solo consideraba el movimiento de traslación de las partículas. [7]


La temperatura del gas ideal es proporcional a la energía cinética promedio de sus partículas. El tamaño de los átomos de helio en relación con su espacio se muestra a escala bajo 1950 atmósferas de presión. Los átomos tienen una determinada velocidad media, reducida aquí dos billones de veces respecto a la temperatura ambiente.
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