O que é a teoria cinética?

A teoria cinética é uma teoria científica sobre a natureza dos gases. A teoria passa por muitos nomes, incluindo a teoria cinética dos gases, a teoria cinética-molecular, a teoria da colisão e a teoria cinética-molecular dos gases. Ele explica as propriedades observáveis ​​e mensuráveis, também chamadas macroscópicas, dos gases em termos de composição e atividade moleculares. Enquanto Isaac Newton teorizou que a pressão de um gás se deve à repulsão estática entre as moléculas, a teoria cinética sustenta que a pressão é o resultado de colisões entre moléculas.

A teoria cinética faz várias suposições sobre gases. Primeiro, um gás é feito de partículas muito pequenas, cada uma com massa diferente de zero, movendo-se constantemente de maneira aleatória. O número de moléculas em uma amostra de gás deve ser grande o suficiente para comparação estatística.

A teoria cinética assume que as moléculas de gás são perfeitamente esféricas e elaStic, e que suas colisões com as paredes de seu recipiente também são elásticas, o que significa que elas não resultam em nenhuma mudança na velocidade. O volume total de moléculas de gás é insignificante em comparação com o volume total de seu recipiente, o que significa que há amplo espaço entre as moléculas. Além disso, o tempo durante a colisão de uma molécula de gás com a parede do recipiente é insignificante em relação ao tempo entre colisões com outras moléculas. A teoria depende ainda da suposição de que quaisquer efeitos relativísticos ou quânticos mecânicos são insignificantes e que quaisquer efeitos das partículas de gás entre si são insignificantes, com exceção da força exercida por colisões. A temperatura é o único fator que afeta a energia cinética média, ou energia devido a movimento, das partículas de gás.

Essas suposições devem ser mantidas para que as equações da teoria cinética funcionem. Um gás que cumpre todas essas suposições é um teórico simplificadoentidade conhecida como gás ideal. Os gases reais geralmente se comportam de maneira semelhante o suficiente aos gases ideais para as equações cinéticas úteis, mas o modelo não é perfeitamente preciso.

A teoria cinética define a pressão como a força exercida por moléculas de gás à medida que colidem com a parede do recipiente. A pressão é calculada como a força por área, ou p = f/a. A força é o produto do número de moléculas de gás, n, a massa de cada molécula, m e o quadrado de sua velocidade média, v 2 rms , tudo dividido por três vezes o comprimento do contêiner, 3L. Portanto, temos a seguinte equação para a força: f = nmv 2 rms /3l. A abreviação, RMS, significa Quadro-quadrado da raiz, uma média da velocidade de todas as partículas.

A equação para a pressão é p = nmv 2 rms /3al. Como a área multiplicada pelo comprimento é igual ao volume, v, essa equação pode ser simplificada como p = nmv 2 _{rms /3V. O produto de pressão e volume,PV, é igual a dois terços da energia cinética total, ou K, permitindo a derivação de propriedades macroscópicas de uma microscópica.}

Uma parte importante da teoria cinética é que a energia cinética varia em proporção direta à temperatura absoluta de um gás. A energia cinética é igual ao produto da temperatura absoluta, T e a constante de Boltzman, K _{B , multiplicada por 3/2; K = 3tk b /2. Portanto, sempre que a temperatura é aumentada, a energia cinética é aumentada e nenhum outro fator afeta a energia cinética.}