Teoria Molecular Cinética dos Gases

o teoria cinética dos gases é um modelo científico que explica o comportamento físico de um gás como o movimento das partículas moleculares que compõem o gás. Neste modelo, as partículas submicroscópicas (átomos ou moléculas) que compõem o gás estão continuamente se movendo movimento aleatório, colidindo constantemente não apenas entre si, mas também com os lados de qualquer recipiente em que o gás esteja dentro. É esse movimento que resulta em propriedades físicas do gás, como calor e pressão.

A teoria cinética dos gases também é chamada apenas de teoria cinética, ou o modelo cinético, ou o modelo cinético-molecular. De várias maneiras, também pode ser aplicado a fluidos e a gases. (O exemplo de movimento browniano, discutido abaixo, aplica a teoria cinética a fluidos.)

O filósofo grego Lucrécio foi um defensor de uma forma primitiva de atomismo, embora isso fosse amplamente descartado por vários séculos em favor de um modelo físico de gases construído sobre o trabalho não-atômico do

O trabalho de Daniel Bernoulli apresentou a teoria cinética a um público europeu, com sua publicação de 1738 de Hidrodinâmica. Na época, até princípios como a conservação de energia não haviam sido estabelecidos e, portanto, muitas de suas abordagens não eram amplamente adotadas. Ao longo do século seguinte, a teoria cinética tornou-se mais amplamente adotada entre os cientistas, como parte de uma tendência crescente de os cientistas adotarem a visão moderna da matéria composta de átomos.

Um dos linchamentos na confirmação experimental da teoria cinética, e o atomismo é geral, estava relacionado ao movimento browniano. Esse é o movimento de uma minúscula partícula suspensa em um líquido, que sob um microscópio parece se mover aleatoriamente. Em um aclamado artigo de 1905, Albert Einstein explicou o movimento browniano em termos de colisões aleatórias com as partículas que compunham o líquido. Este artigo foi o resultado de Einstein tese de doutorado trabalho, onde ele criou uma fórmula de difusão aplicando métodos estatísticos ao problema. Um resultado semelhante foi realizado de forma independente pelo físico polonês Marian Smoluchowski, que publicou seu trabalho em 1906. Juntas, essas aplicações da teoria cinética foram um longo caminho para apoiar a idéia de que líquidos e gases (e, provavelmente, também sólidos) são compostos de pequenas partículas.

A teoria cinética envolve uma série de suposições que se concentram em poder falar sobre um gás ideal.

• As moléculas são tratadas como partículas pontuais. Especificamente, uma implicação disso é que seu tamanho é extremamente pequeno em comparação com a distância média entre partículas.
• O número de moléculas (N) é muito grande, na medida em que não é possível rastrear comportamentos individuais de partículas. Em vez disso, métodos estatísticos são aplicados para analisar o comportamento do sistema como um todo.
• Cada molécula é tratada como idêntica a qualquer outra molécula. Eles são intercambiáveis ​​em termos de suas várias propriedades. Isso novamente ajuda a apoiar a idéia de que partículas individuais não precisam ser monitoradas e que os métodos estatísticos da teoria são suficientes para chegar a conclusões e previsões.
• As moléculas estão em constante movimento aleatório. Eles obedecem Leis do movimento de Newton.
• Colisões entre as partículas, e entre as partículas e as paredes de um recipiente para o gás, são perfeitamente colisões elásticas.
• Paredes de recipientes de gases são tratadas como perfeitamente rígidas, não se movem e são infinitamente maciças (em comparação com as partículas).

O resultado dessas suposições é que você tem um gás dentro de um contêiner que se move aleatoriamente dentro do contêiner. Quando as partículas do gás colidem com a lateral do recipiente, elas ricocheteiam na lateral do recipiente em um colisão perfeitamente elástica, o que significa que, se atingirem um ângulo de 30 graus, elas ricochetearão em um ângulo de 30 graus ângulo. O componente de sua velocidade perpendicular ao lado do contêiner muda de direção, mas mantém a mesma magnitude.

A teoria cinética dos gases é significativa, pois o conjunto de suposições acima nos leva a derivar a lei ideal dos gases, ou a equação ideal dos gases, que relaciona a pressão (p), volume (V) e temperatura (T), em termos da constante de Boltzmann (k) e o número de moléculas (N). A equação ideal de gás resultante é:

pV = NkT