DATOS GENERALES.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

ESCUELA NACIONAL PREPARATORIA

PLANTEL 7

"EZEQUIEL A. CHÁVEZ"

TEORÍA CINÉTICA DE LA MATERIA

FÍSICA IV

INTEGRANTES DEL EQUIPO:

•      Cruz Santoyo Dania Sarahy
•      Neri Romero Sandra Nahiely
•      Rios Arrucha Mónica Jasmín
•      Soto Rivera José Horacio
•      Ventura Bonola Miguel

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PROFESORA ASESORA : Díaz Martínez Antonia María Teresa 

INTRODUCCIÓN.

A lo largo del tiempo el ser humano ha formado diversas teorías acerca de cómo está formada la materia, estas teorías nos dicen que la materia está formada por pequeñas partículas llamadas moléculas, éstas están siempre en continuo movimiento. Entre ellas existen fuerzas atractivas y repulsivas, conocidas como fuerzas intermoleculares.

Al ser sometidas a cambios tanto de presión como de temperatura las moléculas tienden a actuar de diferente forma, ésto da origen a los diferentes tipos de estados de la materia; Sólido, líquido y gaseoso, cada uno con características y propiedades diferentes.

Los sólidos son cuerpos con volumen y  forma bien definida esto se debe a que sus moléculas están muy unidas  ya que las fuerzas de atracción entre ellas son mayores que las de repulsión.

En el estado líquido las moléculas tienen mucha más libertad de movimiento,  se mantienen a distancias relativamente cortas. Los líquidos tienen la capacidad de mantener su volumen, de  fluir y de adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. 

En el caso de los gases, las interacciones intermoleculares son débiles y permiten la completa libertad de movimiento de las moléculas que los constituyen. Los gases no mantienen su forma ni su volumen.

La teoría cinética es una teoría física que explica el comportamiento y propiedades de los gases.

OBJETIVO.

Introducirnos en el tema de teoría cinética, conocer sus 

postulados y leyes de los gases por medio de textos, 

imágenes, vídeos  y experimentos hechos por nosotros 

mismos que facilitaran el entendimiento del tema.

POSTULADOS DE LA TEORÍA CINÉTICA.

TEORÍA CINÉTICA

El análisis de la materia en términos de átomos en continuo movimiento aleatorio se llama teoría cinética.


POSTULADOS DE LA TEORÍA CINÉTICA

PRIMER POSTULADO: Existe un gran número de moléculas, N. cada uno con masa m. que se mueven en direcciones aleatorias con diferente rapidez. Esta suposición esta en concordancia con la observación de que un gas llena su contenedor y, en el caso del aire en la Tierra, solo la fuerza de gravedad evita que escape.

SEGUNDO POSTULADO: Las moléculas están en promedio bastante separadas unas de otras. Esto es, su separación promedio es mucho mayor que el diámetro de cada molécula.

TERCER POSTULADO: Se supone que las moléculas obedecen las leyes de la mecánica clásica y se supone que interactúan una con otro solo cuando chocan. Aunque las moléculas ejercen mutuamente fuerzas atractivas débiles entre colisiones. La energía potencial asociada con esas fuerzas es pequeña en comparación con la energía cinética, y por el momento se le ignora.

CUARTO POSTULADO: Las colisiones con otro molécula o las paredes del contenedor se suponen perfectamente elásticas, como las colisiones de las bolas del billar perfectamente elásticas. Se supone que las colisiones son de muy corta duración comparadas con el tiempo entre colisiones. Entonces es posible ignorar la energía cinética entre colisiones. 

La teoría cinético molecular nos describe el comportamiento y las propiedades de los gases de manera teórica.
Se basa en las siguientes generalizaciones.

1.Todos lo gases tienen átomos o moléculas en continuo movimiento rápido, rectilíneo y aleatorio.

2.Los átomos o moléculas de los gases están muy separados entre si, y no ejercen fuerzas sobre otros átomos o moléculas salvo en las colisiones. Las colisiones entre ellos o con las paredes son igualmente elásticas.

LEYES DE LOS GASES-

LEY DE AVOGADRO

Relación entre la cantidad de gas y su volumen.

Esta ley, descubierta por Avogadro a principios del siglo XIX, establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión (La cantidad de gas se mide en moles.)

"Volúmenes iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas"

que se traduce en que si dividimos el volumen de un gas por el número de moles que lo conforman obtendremos un valor  constante. 

V: volumen del gas

n: número de moles

K: constante

El volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas:

• Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen. 
• Si disminuimos la cantidad de gas, el volumen disminuye. 

Ley de Boyle

 

Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante.

Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte.

Si consideramos una cantidad dada de gas y aumentamos la presión (manteniendo constante la temperatura), su volumen disminuye. Si por el contrario disminuimos la presión, su volumen aumenta.

P y V son magnitudes inversamente proporcionales. Esto es, su producto permanece invariable.

    

P: presión      

V: volumen 

La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante. 

El volumen es inversamente proporcional a la presión:

• Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
• Si la presión disminuye, el volumen aumenta. 

  

Ley de Charles

 

Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante.

En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.

Si consideramos una cantidad dada de gas y aumentamos su temperatura (manteniendo constante la presión), su volumen aumenta. Si por el contrario disminuimos la temperatura, su volumen disminuye.

V y T son directamente proporcionales. Esto es, el cociente de valores correspondientes de V y T, permanece invariable.

T: temperatura

V: volumen  

El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas:

• Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta.
• Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.

Ley de Gay-Lussac

 

Relación entre la presión y la temperatura de un gas cuando el volumen es constante.

Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800.
Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.

Si consideramos una cantidad dada de gas y aumentamos su temperatura (manteniendo constante el volumen), su presión aumenta. Si por el contrario disminuimos la temperatura, su presión disminuye.

P y T son directamente proporcionales. Esto es, el cociente de valores correspondientes de P y T, permanece invariable.

P: presión

T: temperatura

La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura:

• Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.
• Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.

EXPERIMENTOS DE LA LEYES DE LOS GASES.

• EXPERIMENTO CON LEY DE BOYLE 

Explicación:

La Ley de Boyle es una de las leyes de los gases que estudia la relación entre la presión y el volumen para un gas encerrado en un recipiente a temperatura constante.

La Ley de Boyle dice que la presión del gas es inversamente proporcional al volumen.

Si el volumen aumenta, la presión disminuye .
Si el volumen disminuye, la presión aumenta.

En nuestro experimento, si metemos la botella con el globo en el recipiente entra agua por el extremo inferior y el aire queda atrapado en el interior de la botella.
A medida que metemos la botella en el agua disminuye el volumen disponible para el aire, aumenta la presión interna y el globo se llena de aire. Si luego sacamos la botella del agua, aumenta el volumen disponible para el aire, disminuye la presión interna y el globo se desinfla. 

• EXPERIMENTO CON LEYES DE GAY LUSSAC. 

Explicación:

El principio físico que rige en este experimento es el que investigó Louis Joseph Gay-Lussac allí por el año 1802. Según su teoría, si tenemos un gas dentro de un recipiente cerrado y aumentamos su temperatura, aumentará su presión. Por el contrario, si disminuimos la temperatura del mismo, la presión de gas disminuirá.

Y es eso lo que justamente sucede dentro de nuestra pelota de ping pong. Cuando esta abollada se encuentra a la temperatura ambiente. Pero cuando la colocamos dentro de la taza con agua hirviendo, el gas que está en su interior se calienta, y como dice el la ley de Gay-Lussac, la presión debe aumentar.

Es ese aumento de presión la que “presiona” contra las paredes interiores de la pelota y la hace retornar a su forma inicial.

• EXPERIMENTO CON LEY DE BOYLE 

Explicación:

La ley de Boyle establece que, a temperatura constante, el volumen y la presión de un gas son inversamente proporcionales: P.V = constante
Primer caso
Al empujar el émbolo el aire atrapado en el interior de la jeringa se comprime (disminuye el volumen) y, según la Ley de Boyle, aumenta la presión. Al aumentar la presión externa sobre el globo disminuye su volumen hasta que la presión interna iguale a la presión externa.
Segundo caso
Al tirar del émbolo el aire atrapado en el interior de la jeringa se expande (aumenta el volumen) y, según la Ley de Boyle, disminuye la presión. Al disminuir la presión externa al globo aumenta su volumen hasta que la presión interna iguale a la presión externa.

 

CONCLUSIÓN.

Nuestra experiencia en el uso de un blog nos pareció una forma más dinámica e interesante de aprender temas relacionados con nuestro programa en este caso los postulados de la teoría cinética y las leyes de los gases, ya que pudimos implementar diversas formas para colaborar en este blog como lo fueron textos, vídeos y animaciones que nos han permitido desarrollar o adquirir nuevas habilidades al mismo tiempo de que aprendemos.

REFERENCIAS 


GIANCOLI, C. DOUGLAS.( 2006).
 Principios con aplicaciones.(6a. ed.). 

México: Pearson educación.

Cortés J, Alejandro.(2004)
Física creativa.México: fernández editores.