La teoría cinética  surgió en el siglo XIX como resultado de los trabajos de los científicos James C. Maxwell (1831-1879) y Ludwig E. Boltzmann (1844 -1906) para explicar el comportamiento de los gases.

La teoría cinética supone que los gases:

Observa en la siguiente animación el comportamiento de las partículas de un gas en función de la temperatura. ¿De qué gases son las partículas que se mueven a mayor velocidad a una temperatura dada?

Si las partículas del gas se mueven más despacio, la temperatura disminuye. Llegará un momento en que las partículas no se mueven; entonces la temperatura ya no puede bajar más.

Observa esta animación. En la segunda pantalla haz clic sobre la escala de temperatura para mover el cursor y comprobar la relación entre el movimiento de las partículas y la temperatura.

La velocidad de las partículas de un gas es mayor cuando la temperatura es más elevada. Pero la velocidad depende también de la masa de estas partículas. Observa en la siguiente animación cómo varía la velocidad para distintos gases con diferente masa molar.

En 1827, el botánico británico Robert Brown (1773-1858) observó al microscopio que los granos de polen suspendidos en agua se movían continuamente y al azar, chocando entre ellos y contra las paredes. Más tarde esto se denominó movimiento browniano.

Se pensó que las partículas de un gas podían tener un movimiento browniano, y con esta idea arrancó la teoría cinética de los gases.

El movimiento browniano explica también otros fenómenos, como la disolución de una sustancia en otra.

La teoría cinética permite explicar las leyes de los gases que fueron descubiertas experimentalmente:

 

Ley de Boyle-Mariotte:   

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La temperatura permanece constante porque la velocidad a la que se mueven las partículas del gas permanece constante.

Si disminuye el volumen del recipiente, las partículas llegan antes a las paredes. Entonces aumenta el número de choques por segundo y detectamos un aumento en la presión.

Si aumenta el volumen del recipiente, las partículas tardan más en llegar a las paredes. Entonces disminuye el número de choques por segundo y detectamos una disminución de la presión.

 

Ley de Gay-Lussac:   

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Cuando se calienta el gas, aumenta su temperatura porque sus partículas se mueven a mayor velocidad. Si permanece constante el volumen del recipiente, las partículas llegarán antes a las paredes. Aumenta el número de choques por segundo y detectamos un aumento en la presión.

Cuando se enfría el gas, disminuye su temperatura porque sus partículas se mueven a menor velocidad. Si permanece constante el volumen del recipiente, las partículas tardarán más en llegar a las paredes. Disminuye el número de choques por segundo y detectamos una disminución en la presión.

 

Ley de Charles:   

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Cuando se calienta el gas, aumenta su temperatura porque sus partículas se mueven a mayor velocidad.

Para que la presión del gas permanezca constante debe aumentar el volumen del recipiente, a fin de que se mantenga el ritmo al que las partículas chocan contra las paredes del recipiente.

Cuando se enfría el gas, sus partículas se mueven más despacio. Para que se mantenga el número de choques contra las paredes en cada segundo, debe disminuir el volumen del recipiente.

La teoría cinética supone que los gases:

• Están formados por partículas muy pequeñas que están separadas unas de otras. El volumen de las partículas es mucho menor que el volumen del recipiente. Podemos suponer que cada partícula se mueve por todo el volumen del recipiente.
• No existen fuerzas de unión entre las partículas de un gas. Por eso se mueven con total libertad.
• Las partículas del gas se mueven en línea recta. Solo cambian de dirección cuando chocan con otra partícula o contra las paredes. Tras el choque, las partículas se mueven en otra dirección, pero con la misma rapidez.
• La presión que ejerce el gas es una medida del número de choques por segundo de sus partículas contra las paredes del recipiente.
• La temperatura absoluta del gas es proporcional a la velocidad de las partículas que lo forman. Cuanto mayor sea su velocidad, mayor será su temperatura.

La teoría cinética explica también las leyes que rigen el comportamiento de los gases. Cuando proporcionamos calor a un gas, por ejemplo, la velocidad media de sus partículas se incrementa y, por tanto, aumenta su temperatura. Una variación de las partículas del gas afecta a la presión que ejerce sobre las paredes de un recipiente, por ejemplo.

Resumen. La teoría cinética y los gases

Razona, teniendo en cuenta la teoría cinética, si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

Analiza las siguientes frases relativas a la teoría cinética de los gases y escoge las respuestas correctas:

Señala si son verdaderas o falsas las siguientes frases:

Marca las afirmaciones que sean verdaderas: