Teoría cinética de los gases: postulados, cambios de estado y leyes de los gases

Resumen

El documento explica la Teoría Cinética Molecular, que describe el comportamiento de los gases a partir del movimiento de sus partículas. Recoge los seis postulados de la teoría, los cambios de estado de la materia, el concepto de presión y de gas ideal. También presenta las leyes de Boyle-Mariotte, Charles y Gay-Lussac, y muestra un ejemplo de conversión de unidades al Sistema Internacional.

Puntos clave

Las partículas de un gas se mueven continuamente y al azar, y están muy separadas en comparación con su tamaño.
La temperatura de un gas es la manifestación del movimiento de sus partículas: a mayor velocidad, mayor temperatura.
La presión de un gas es la fuerza que ejercen sus partículas al colisionar sobre la unidad de superficie; su unidad en el SI es el Pascal (Pa).
Ley de Boyle y Mariotte: a temperatura y masa constantes, P₁·V₁ = P₂·V₂.
Ley de Charles: a presión constante, V₁/T₁ = V₂/T₂.
Ley de Gay-Lussac: a volumen constante, P₁/T₁ = P₂/T₂.

Ponte a prueba

Teoría Cinética Molecular (TCM)

La Teoría Cinética Molecular describe el comportamiento de los gases mediante los siguientes postulados:

1. Los gases están formados por partículas muy pequeñas que se mueven continuamente y al azar.
2. Las partículas de gas están muy separadas unas de otras en comparación con su tamaño; podemos considerar que la mayor parte del espacio ocupado por el gas está vacío.
3. En su movimiento, las partículas de gas chocan entre sí y contra las paredes del recipiente.
4. Las partículas no interaccionan entre sí, salvo cuando colisionan.
5. La temperatura del gas es la manifestación de este movimiento: a mayor velocidad, mayor temperatura y viceversa.
6. Como la energía asociada al movimiento (cinética) depende de la velocidad, al subir la temperatura aumentará dicha energía; el grado de agitación de las partículas aumenta con la temperatura.

Cambios de Estado

Sublimación: Sólido a gas (progresivo).
Sublimación inversa: Gas a sólido (regresivo).
Vaporización: Líquido a gas (progresivo).
Condensación: Gas a líquido (regresivo).
Fusión: Sólido a líquido (progresivo).
Solidificación: Líquido a sólido (regresivo).

Presión de gas: Es la fuerza que ejercen las partículas que lo constituyen al colisionar sobre la unidad de superficie. La unidad de presión en el SI es el Pascal (Pa).

Gas ideal: Se caracteriza porque las partículas que lo componen ocupan un volumen despreciable frente al del recipiente que lo contiene, siendo las fuerzas de atracción nulas.

Leyes de los Gases

Ley de Boyle y Mariotte

Para una misma masa de gas, y manteniendo constante la temperatura, el volumen que ocupa un gas es inversamente proporcional a la presión a la que está sometido.

Cuando un gas experimenta un cambio desde un estado inicial (1) a otro estado (2), el producto P · V es constante si no cambian la temperatura ni la masa de gas:

P₁ · V₁ = P₂ · V₂ = constante

Ley de Charles y Gay-Lussac

Primera Ley (Ley de Charles)

Para una misma masa de gas y a presión constante, el volumen que ocupa dicha masa es directamente proporcional a su temperatura. Si aumenta la temperatura, el volumen también lo hace en la misma proporción y viceversa:

V₁ / T₁ = V₂ / T₂

Segunda Ley (Ley de Gay-Lussac)

Para una misma masa de gas, si el volumen es constante, la presión que ejerce un gas es directamente proporcional a su temperatura:

P₁ / T₁ = P₂ / T₂

Conversión de Unidades al Sistema Internacional (SI)

Ejemplo: Convertir 90 km/h a m/s:

v = 90 km/h · (1000 m / 1 km) · (1 h / 3600 s)

Preguntas frecuentes

¿Qué dice la Ley de Boyle y Mariotte?

Para una misma masa de gas y temperatura constante, el volumen es inversamente proporcional a la presión. Por tanto, el producto P · V se mantiene constante.

¿Qué es un gas ideal?

Es un gas cuyas partículas ocupan un volumen despreciable frente al del recipiente y en el que las fuerzas de atracción entre ellas son nulas.

¿Cuál es la unidad de presión en el SI?

La unidad de presión en el Sistema Internacional es el Pascal (Pa).