TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR DE LOS GASES | Química-Física
Summary
TLDREl script de este video ofrece una introducción a la teoría cinético molecular de los gases, explicando sus conceptos fundamentales y cómo se relacionan con la presión. Se describen las premisas básicas, como las partículas en movimiento constante, su separación y los choques que generan presión. El profesor luego conecta estos conceptos con la ecuación de la teoría cinético molecular, demostrando cómo la presión está relacionada con la masa, el número de partículas y el volumen. El video concluye con la ecuación general y una promesa de futuras explicaciones sobre su aplicación.
Takeaways
- 🌟 La teoría cinética molecular de los gases se centra en el movimiento de partículas muy pequeñas en constante movimiento lineal y al azar.
- 🔍 Las partículas de gas están separadas entre sí y el espacio entre ellas se considera vacío.
- 💥 Las partículas de gas chocan entre ellas y con las paredes del recipiente, pero no interactúan entre sí, excepto en el momento del choque.
- ⚖️ La energía del sistema se mantiene constante, lo que significa que la energía transferida en un choque es igual a la energía ganada por otra partícula.
- 📊 La presión es el resultado del choque de las partículas con las paredes del recipiente y está relacionada con la frecuencia de estos choques y el cambio de impulso.
- 🔢 La frecuencia de colisión es proporcional a la velocidad de las partículas, al número de partículas y es inversamente proporcional al volumen del recipiente.
- 📐 La ecuación general de la teoría cinética molecular relaciona la presión con la masa, la velocidad al cuadrado, el número de partículas y el volumen.
- 📚 La ecuación se basa en conceptos como la masa, el número de partículas, el volumen y la velocidad, que son fundamentales para entender el comportamiento de los gases.
- 🧩 La ecuación combina variables macroscópicas como la presión y el volumen con variables microscópicas como la masa y el número de partículas.
- 🔑 Esta ecuación es clave para explicar muchos comportamientos de los gases y puede ser utilizada en futuras lecciones para profundizar en su aplicación.
- 🚀 Los conceptos presentados en el script son fundamentales en la química y la física, y proporcionan una base para entender el estado de la materia y sus interacciones.
Q & A
¿Qué es la teoría cinético molecular de los gases?
-La teoría cinético molecular de los gases es un modelo teórico que busca explicar las propiedades de los gases a nivel molecular, basándose en la idea de que los gases son compuestos por partículas pequeñas en movimiento constante, lineal y al azar.
¿Cuáles son las premisas básicas de la teoría cinético molecular de los gases?
-Las premisas básicas incluyen que los gases son partículas pequeñas en movimiento constante, lineal y al azar; las partículas están separadas entre sí y por espacio vacío; las partículas chocan entre ellas y con las paredes del recipiente; las partículas no interaccionan entre sí, excepto en el momento del choque; y la energía global del sistema se mantiene constante.
¿Cómo se relaciona la presión con los choques de partículas contra las paredes de un recipiente?
-La presión se debe al choque de las partículas de gas contra las paredes del recipiente. Cuanto más rápido se mueven las partículas y más frecuentemente chocan con las paredes, mayor será la presión que generan.
¿Qué es el impulso y cómo está relacionado con la masa y la velocidad de una partícula?
-El impulso es una cantidad física que es proporcional a la masa de una partícula multiplicada por su velocidad. Cuanto más masa tenga la partícula y mayor sea su velocidad, mayor será su impulso.
¿Cómo se define la frecuencia de colisión en la teoría cinético molecular?
-La frecuencia de colisión se refiere a la cantidad de veces que las partículas de gas chocan contra las paredes del recipiente en un período de tiempo dado. Está directamente proporcional a la velocidad de las partículas, al número de partículas y es inversamente proporcional al volumen del recipiente.
¿Cómo se relaciona la presión con el impulso y la frecuencia de colisión?
-La presión se puede expresar como proporcional al producto del impulso por la frecuencia de colisión. Esto significa que la presión aumenta si el impulso de las partículas o la frecuencia de sus choques con las paredes aumenta.
¿Cuál es la ecuación general de la teoría cinético molecular de los gases?
-La ecuación general de la teoría cinético molecular de los gases es P = (1/3) * (m * v^2 * N) / V, donde P es la presión, m es la masa de las partículas, v es la velocidad, N es el número de partículas y V es el volumen del recipiente.
¿Por qué la ecuación de la teoría cinético molecular incluye la velocidad al cubo en el denominador?
-La velocidad al cubo en el denominador se debe a que la ecuación considera el movimiento tridimensional de las partículas en el recipiente, y al dividir por tres (representando los tres ejes de movimiento), se obtiene la velocidad al cubo.
¿Cómo se relacionan las variables macroscópicas y microscópicas en la ecuación de la teoría cinético molecular?
-Las variables macroscópicas, como la presión y el volumen, se relacionan con las variables microscópicas, como la masa, el número de partículas y la velocidad, a través de la ecuación de la teoría cinético molecular, permitiendo una explicación molecular de las propiedades de los gases.
¿Para qué sirve la ecuación de la teoría cinético molecular de los gases?
-La ecuación de la teoría cinético molecular de los gases sirve para explicar y predecir el comportamiento de los gases en diferentes condiciones, como la presión, volumen y temperatura, a partir de las propiedades moleculares y cinéticas de las partículas de gas.
Outlines
😀 Introducción a la Teoría Cinética Molecular de los Gases
El primer párrafo presenta una introducción a la teoría cinética molecular de los gases, enfocándose en el aspecto de la química física. El profesor explica que la ecuación básica de esta teoría no es difícil y que será utilizada para explicar conceptos más adelante. Se mencionan las premisas fundamentales de la teoría, como el movimiento constante y aleatorio de las partículas de gas, su separación entre sí y el espacio vacío que las separa, así como las colisiones entre partículas y con las paredes del recipiente. Además, se destaca que las partículas no interaccionan más que en el momento de chocar y que la energía del sistema debe mantenerse constante. El objetivo es simplificar el entendimiento de un título que puede resultar intimidante y mostrar que los conceptos son parte de lo que ya se ha estado viendo a lo largo del canal.
🔬 Explicación de la Ecuación General de la Teoría Cinética Molecular
En el segundo párrafo, se profundiza en la ecuación general de la teoría cinética molecular, relacionando conceptos como la presión, que se debe al choque de partículas con las paredes del recipiente, y el impulso, que es proporcional a la masa y la velocidad de las partículas. Se discute cómo la frecuencia de colisión, que es proporcional a la velocidad, al número de partículas y al tamaño del recipiente, influye en la presión. La presión se expresa como proporcional al producto de impulso y frecuencia de colisión, y se utiliza la definición de presión en términos de fuerza sobre superficie para demostrar que las unidades de presión se mantienen constantes en la ecuación. Este análisis muestra cómo se relacionan las variables de la ecuación y cómo se pueden deducir a partir de conceptos básicos de física.
📚 Desarrollo de la Ecuación de la Teoría Cinética Molecular
El tercer párrafo sigue el desarrollo de la ecuación de la teoría cinética molecular, introduciendo la relación entre la presión, la masa, la velocidad, el número de partículas y el volumen. Se explica que la presión es proporcional a la masa por la velocidad al cuadrado, multiplicado por el número de partículas y dividido por el volumen. Se señala la importancia de considerar el movimiento tridimensional de las partículas y cómo esto afecta la ecuación, resultando en una tercera parte de la expresión original. La ecuación general se presenta como una combinación de variables que permite una explicación microscópica del sistema a partir de medidas macroscópicas, y se menciona que esta teoría será utilizada en futuras lecciones para explicar diferentes comportamientos de los gases.
🎓 Conclusión y Perspectiva de los Siguientes Vídeos
El último párrafo concluye la lección con una breve mención de que el objetivo de la ecuación general de la teoría cinética molecular es proporcionar una base para entender y explicar comportamientos de los gases a nivel molecular. Se alude a que en futuras videos se explorarán más detalles sobre cómo utilizar esta ecuación y su importancia en la química. El profesor desata un mensaje motivador para que los estudiantes disfruten del aprendizaje de la ciencia, dejando un espacio abierto para la continuación del tema en contenidos posteriores.
Mindmap
Keywords
💡Teoría cinético molecular
💡Presión
💡Partículas
💡Movimiento lineal y al azar
💡Choques
💡Frecuencia de colisión
💡Impulso
💡Energía constante
💡Gas ideal
💡Ecuación general de la teoría cinético molecular
Highlights
Introducción a la teoría cinético molecular de los gases.
Explicación de que los gases son partículas pequeñas en movimiento constante y al azar.
Las partículas de gas están separadas entre sí y el espacio entre ellas se considera vacío.
Las partículas de gas chocan entre ellas y con las paredes del recipiente.
Las partículas no interaccionan entre sí, excepto en el momento del choque.
La energía total del sistema de partículas de gas se mantiene constante.
La presión se relaciona con la frecuencia de choques y el cambio de impulso.
El impulso es proporcional a la masa de una partícula y su velocidad.
La frecuencia de colisión es proporcional a la velocidad, al número de partículas, y es inversamente proporcional al volumen.
La presión se puede expresar como proporcional al producto del impulso y la frecuencia de colisión.
La presión se relaciona con la masa, la velocidad al cuadrado, el número de partículas, y el volumen.
La ecuación general de la teoría cinético molecular de los gases se presenta.
La ecuación muestra la relación entre la presión, masa, velocidad, número de partículas y volumen.
La teoría cinético molecular se utiliza para explicar comportamientos macroscópicos a partir de propiedades microscópicas.
La ecuación combina variables moleculares, cinéticas y termodinámicas para dar una explicación completa.
La teoría puede ser utilizada para explicar muchos comportamientos de los gases en el futuro.
El vídeo concluye con una invitación a explorar más sobre la teoría en futuras sesiones.
Transcripts
[Música]
muy buenas alumnos aquí hablando una vez
más para hablar de química y en la clase
de hoy vamos a meternos un poco en
ecuaciones y vamos a hablar de química
física en concreto vamos a centrarnos en
la teoría cinético molecular de los
gases y voy a presentaros la ecuación
básica de esta teoría ya veréis que no
es nada muy difícil sin embargo es algo
que va a dar pie a explicaros un par de
cosas más adelante así que creo que es
importante explicaros de dónde sale esta
ecuación la ecuación básica de la teoría
cinético molecular daros un par de
pinceladas sobre esta teoría y entonces
ya podremos en otros vídeos darle una
vuelta de tuerca así que vamos a la
pizarra muy bien aquí estamos en frente
del título y lo primero que voy a hacer
es quitarnos un poco el miedo de este
pedazo de título que tiene teoría
cinético molecular de los gases que
quiero decir con quitarnos el miedo
explicaros qué significa esto daros las
premisas de esta teoría para que veáis
qué
realmente no es nada complicado esto es
de hecho algo que ya hemos estado viendo
a lo largo de todo el canal sin embargo
le hemos dado un nombre más específico y
vamos a ver ahora unas cuantas
propiedades
veréis que no tiene nada de complicado y
como veis también estamos hablando de la
teoría cinético molecular de los gases
qué quiere decir esto que vamos a hablar
de velocidad porque estamos en un modelo
cinético y vamos a hablar de moléculas
es decir vamos a estar hablando de
velocidad de moléculas de gases es decir
vamos a intentar imaginarnos un gas
desde el punto de vista molecular así
que vamos a dibujar aquí un pequeño
cuadradito imaginando pues que es un
recipiente que contiene un gas y aquí
dentro vamos a introducir un gas
entonces a partir de ahora vamos a
utilizar las premisas de la teoría
cinético molecular la primera premisa
dice que los gases son muchas partículas
muy pequeñas en movimiento constante
lineal y al azar qué quiere decir esto
pues que vamos a tener muchas partículas
dentro de este recipiente
todas ellas en movimiento constante que
decir que se van a estar moviendo en
todo momento en movimiento lineal es
decir que siempre van a moverse en línea
recta y al azar es decir que ésta puede
moverse hacia allí está puede moverse
hacia aquí está hacia allí está hacia
abajo está hacia el otro lado movimiento
totalmente al azar así que uno son
partículas pequeñas en movimiento
constante lineal y
al azar bien la segunda premisa de esta
teoría es que las partículas se
encuentran separadas entre ellas y de
hecho eso ya lo he dibujado aquí un poco
en este cuadrado hemos puesto una
partícula aquí otra aquí otra aquí y
otra aquí en lugar de ponerlas todas
amontonadas en una esquina o en el
centro un gas como va indicando esta
teoría son un conjunto de partículas
pequeñas que se van moviendo constante y
libremente y todas ellas separadas las
unas de las otras
así que punto dos separadas por cierto
el espacio que separa las partículas se
considera vacío el tercer aspecto que
considera esta teoría es que las
partículas chocan tanto entre ellas como
con las paredes qué quiere decir esto
pues que si esta partícula se está
moviendo en esta dirección de aquí y
esta partícula se está moviendo en esta
dirección de aquí puede darse el punto
de que choquen en un momento dado y si
no chocan pues esta partícula al
continuar con su movimiento lineal
acabará chocando con la pared es decir
las partículas chocan entre ellas o con
las paredes pero siempre se va a dar
alguna
o sea punto 3 las partículas producen
choques hasta aquí creo que es todo
bastante evidente el cuarto punto que
considera esta teoría es que las
partículas no interaccionan entre ellas
excepto en el momento del choque el
momento del choque es un momento muy
breve es tan solo cuando están en
contacto ambas moléculas o entre ellas y
las paredes y mientras no se dé ese caso
las partículas se considera como que no
interaccionan entre ellas como si fuera
un gas ideal cuarto aspecto entonces no
interaccionan y el quinto y último
aspecto que considera esta teoría es que
la energía global del sistema se ha de
mantener siempre es decir nosotros
podemos tener una partícula que choca
contra otra ésta se frena pero si ésta
se frena la otra se acelera y esto en
global en todo el sistema concluye en
que la energía se tiene que mantener
siempre constante por lo tanto 5
energía constante muy bien pues en
cuanto a conceptos esto es todo lo que
engloba la teoría cinético molecular de
los gases como veis no es absolutamente
nada difícil creo que es bastante simple
de hecho y creo que esto es algo que ya
se ha llevado viendo a lo largo del
tiempo no de hecho cuando nos explicaban
los distintos estados de la materia
sólido líquido y gas siempre nos
pintaban los gases de esta manera pues
como partículas en movimiento rápido
aleatorio con posibilidad de choques así
que yo de momento creo que aquí no hay
nada nuevo lo que vamos a hacer ahora es
pasar a explicar en base un poco a estos
fundamentos la ecuación general de la
teoría cinético molecular y aquí ya
entramos un poquito más en ecuaciones en
velocidades en masas pues bien para ello
lo que voy a hacer es borrar los cinco
puntos y voy a mantener el dibujo aquí
bien para empezar a explicar esto
necesitamos tener claro un concepto que
es el de la presión la presión como ya
sabemos se debe al choque de las
partículas con las paredes
y las partículas se van moviendo y al
golpear contra la pared del recipiente
van generando una presión sobre ella
pensar que una partícula sola pues está
generando una fuerza sobre una
superficie muy pequeña pero nosotros
tenemos muchas moléculas de gas todas
ellas impactando y cambiando la
velocidad a través de las paredes es
decir eso va generando una fuerza sobre
una superficie que al fin y al cabo es
una presión así que vamos a partir de
ese concepto de presión teniendo claro
que la presión se va a relacionar con la
frecuencia de golpes que estamos dando
en la pared y el cambio de velocidad que
tenemos en estos casos así que por un
lado presión por otro lado como ya
sabéis la partícula está sufriendo un
cambio de dirección en el movimiento se
está moviendo hacia un lado e
instantáneamente cambia el sentido hacia
el otro lado por lo tanto esto supone un
cambio en el momento lineal de la
molécula que se conoce como impulso y el
impulso es algo que es proporcional a la
masa por la velocidad de la partícula la
velocidad en este caso
vamos a denominar cómo y por qué también
vamos a trabajar con volumen y el
volumen es v entonces para no
confundirnos vamos a llamar a la
velocidad y el volumen v de acuerdo el
impulso sería proporcional a la masa por
la velocidad ya que cuanta más masa
tenga la partícula más impulso habrá y
proporcional a la velocidad porque
cuanta mayor velocidad tenga la
partícula mayor será el impulso que está
generando por otro lado necesitamos
también el concepto de frecuencia de
colisión
la frecuencia de colisión significa
cuántos golpes estamos dando en la pared
de la frecuencia con la que se están
dando golpes en una de las paredes por
parte de las moléculas entonces si
entendemos esto podemos un poco deducir
que la frecuencia de colisión va a estar
relacionada va a ser proporcional a tres
factores por un lado cuanto más rápido
se muevan las partículas mayor número de
golpes habrá en la misma cantidad de
tiempo por lo tanto la frecuencia de
colisión será proporcional a la
velocidad
por otro lado cuantas más partículas
haya cuantas más moléculas de gas
aquí dentro mayor será la frecuencia
porque se estarán dando más golpes por
lo tanto también será proporcional al
número de partículas y por otro lado
también tenemos que cuanto más pequeño
sea el recipiente mayor va a ser la
velocidad de golpes que tendremos en una
sola pared porque estamos teniendo el
mismo número de partículas en un tamaño
más pequeño lo que hará que impacten más
sobre la misma pared
entonces la frecuencia de colisión será
inversamente proporcional al volumen
cuanto más pequeño sea más frecuencia de
hecho que se abra así que inversamente
proporcional al volumen del recipiente
ahora mismo ya tenemos definida la
proporcionalidad entre el impulso y sus
variables que son la masa de la
velocidad y también tenemos definida la
proporcionalidad de la frecuencia de
colisión que es directamente
proporcional a la velocidad al número de
partículas e inversamente proporcional
al volumen pues bien ahora ya tenemos
estas dos ecuaciones de aquí voy a
borrar esto del medio porque ya no nos
va a hacer falta bien ya tenemos
definido el impulso y la frecuencia de
colisión y por aquí arriba tenemos
la presión pero qué tiene que ver una
cosa con la otra cómo vamos a llegar a
una expresión de la presión si no
tenemos nada relacionado pues vamos a
ver que realmente si tenemos cosas muy
relacionadas con la presión la presión
se puede expresar como proporcional al
producto del impulso por la frecuencia
de colisión qué quiere decir esto que la
presión va a ser proporcional al
producto de estas dos variables si no lo
veis claro vamos a hacer un estudio de
la presión en función de sus dimensiones
lo que todo el mundo conoce es que
presión es igual a fuerza dividido entre
superficie que es igual a masa por
aceleración dividido entre superficie si
ponemos esto en términos de unidades
vamos a tener que la presión sería igual
a kilos por aceleración que serían
metros por segundo al cuadrado dividido
entre la superficie que son metros
cuadrados y esto arreglando las unidades
nos quedaría algo tal que así kilos
entre metros por segundo al cuadrado de
acuerdo esto sería las unidades de la
presión en función de la definición que
todos conocemos y ahora vamos a ver qué
sucede con esta definición que tenemos
aquí la presión sería igual al impulso
por la frecuencia de colisión el impulso
hemos dicho que es masa por velocidad
por lo tanto kilos por metro partido por
segundo y la frecuencia de colisión es
velocidad metros por segundo por el
número de partículas que simplemente no
tiene unidades dividido entre el volumen
que sería uno entre el volumen en
unidades del sistema internacional que
son metros cúbicos y estos hilos
reordenamos vemos que aquí arriba nos
queda más al cuadrado entre más al cubo
y aquí segundos al cuadrado por lo tanto
definitivamente esto nos quedaría kilos
/ metro por segundo al cuadrado fijaos
que estas unidades y estas unidades son
exactamente las mismas así que podemos
definirla
como el producto del impulso por la
frecuencia de colisión
bien pues quitamos esto simplemente para
que vierais claro que se puede expresar
de esta manera y continuamos por aquí
decimos que la presión es proporcional
al impulso por la frecuencia de colisión
por lo tanto la presión es proporcional
a la masa por la velocidad por la
frecuencia de colisión que es velocidad
por el número de partículas por 1 entre
el volumen entonces reordenando todo
esto nos quedaría que la presión es
proporcional a la masa por la velocidad
al cuadrado por el número de partículas
entre el volumen muy bien pues ya
estamos muy cerca de lo que sería la
ecuación general de la teoría cinético
molecular fijaos que todavía no tenemos
ninguna igualdad lo que tenemos aquí es
un proporcional esta letra de aquí
significa que p es proporcional a esto
que sería el equivalente a decir que la
presión es igual a una constante por
todo esto bien pero cuál es esa
constante de proporcionalidad como quita
este alfa para poner un igual a algo lo
único que queda para definir aquí la
ecuación como tal sería tener en cuenta
que nosotros no tenemos un recipiente
cuadrado como hemos visto antes lo que
tenemos es un recipiente tridimensional
los gases realmente están dentro de
recipientes que ocupan tres dimensiones
por lo tanto tendríamos un cubo digamos
que seguramente me quede torcido con sus
tres ejes el eje x el eje y y el eje
zeta
efectivamente estoy viendo que está muy
torcido esto pero bueno lo importante de
aquí es que esto tiene tres ejes x
y z entonces siempre que vayamos a medir
presión se medirá en uno de los lados en
uno de los ejes y como nosotros tenemos
tres ejes de movimiento sería como si
estuviéramos dividiendo todas estas
variables por tres es decir que la
presión
realmente sería igual a una tercera
parte de la masa por la velocidad al
cuadrado por el número de partículas
dividido entre el volumen y esto que
estáis viendo aquí señoras y señores es
la ecuación general de la teoría
cinético molecular de los gases y ahora
voy a borrar un poquito lo voy a poner
aquí más bonita y esto es todo por hoy
así que aquí tenéis la ecuación y fijaos
qué características tiene esta ecuación
estamos hablando de una teoría cinético
molecular de los gases tenemos que tener
presente entonces velocidades masas y
alguna propiedad termodinámica
macroscópica que nos permita calcular
precisamente esa velocidad así que
fijaos que aquí tenemos la presión que
es una propiedad macroscópica el volumen
que es una propiedad microscópica y por
otro lado tenemos la masa y el número de
partículas que está relacionado con la
parte molecular de la teoría y aquí la
velocidad que es la parte cinética de
esta teoría así que como veis esta
ecuación combina bastantes variables que
dan lugar a una explicación molecular
microscópica de un sistema en base a
algunas medidas microscópicas y como
vamos a ver en algún que otro vídeo
venidero se puede utilizar para explicar
muchos comportamientos así que nada
alumnos esto es todo por hoy yo espero
que este vídeo haya quedado claro que
hayáis descubierto una nueva cosa de la
química que sepáis ahora cómo deducir
esta ecuación general de la teoría
cinético molecular y nada pues que nos
vemos en los próximos videos en los
cuales voy a explicar para qué sirve y
cómo utilizar este concepto así que nada
nos vemos en los próximos vídeos y
disfrutar de la ciencia en su máximo
esplendor
y por qué
[Música]
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