A teoria molecular cinética é um ramo da física que estuda o comportamento de partículas em um sistema gasoso com base nas leis da mecânica estatística. Foi desenvolvida no século XIX por cientistas como Ludwig Boltzmann e James Clerk Maxwell, e tem sido fundamental para o entendimento de fenômenos como pressão, temperatura e difusão em gases.
Os postulados da teoria molecular cinética incluem a ideia de que as partículas de um gás estão em constante movimento aleatório, colidindo umas com as outras e com as paredes do recipiente que as contém. Além disso, a teoria postula que a energia cinética das partículas está diretamente relacionada com a temperatura do gás.
Exemplos práticos da teoria molecular cinética incluem o comportamento dos gases ideais, a explicação da pressão atmosférica e a relação entre a temperatura e a velocidade média das partículas em um gás. A teoria molecular cinética continua a ser uma ferramenta essencial para a compreensão de diversos fenômenos físicos e químicos.
Princípios fundamentais do modelo cinético-molecular da matéria.
O modelo cinético-molecular da matéria é uma teoria que descreve o comportamento das partículas que compõem os diferentes estados da matéria. Este modelo tem como base alguns princípios fundamentais que são essenciais para compreendermos como as partículas se movem e interagem.
Um dos princípios principais do modelo cinético-molecular é a ideia de que toda matéria é composta por partículas em constante movimento. Essas partículas podem ser átomos, moléculas ou íons, dependendo da substância em questão. Esse movimento é aleatório e caótico, com as partículas colidindo umas com as outras e com as paredes do recipiente que as contém.
Outro princípio importante é a noção de que a temperatura de uma substância está diretamente relacionada com a velocidade média das partículas que a compõem. Quanto maior a temperatura, maior a energia cinética das partículas e, consequentemente, maior a velocidade média de suas colisões.
Além disso, o modelo cinético-molecular também postula que as partículas ocupam um volume insignificante em relação ao volume total da substância. Isso significa que a maior parte do volume de um material é composta por espaços vazios entre as partículas, o que explica a compressibilidade dos gases.
Por fim, é importante destacar que as partículas no modelo cinético-molecular são consideradas como esferas rígidas, o que significa que não há deformação durante as colisões entre elas. Essa simplificação é útil para explicar fenômenos como a pressão exercida por um gás em um recipiente fechado.
Em resumo, o modelo cinético-molecular da matéria é uma ferramenta poderosa para entendermos o comportamento das partículas que compõem os diferentes estados da matéria. Ao considerarmos seus princípios fundamentais, podemos explicar uma série de fenômenos físicos e químicos de forma mais clara e concisa.
Entendendo a teoria cinética molecular: conceito fundamental sobre o comportamento das partículas em materiais.
A teoria cinética molecular é fundamental para compreender o comportamento das partículas em materiais. Ela nos ajuda a entender como as partículas se movem e interagem umas com as outras, influenciando as propriedades dos materiais. Vamos explorar a história, os postulados e alguns exemplos dessa teoria.
A história da teoria cinética molecular remonta aos trabalhos de cientistas como Bernoulli, Clausius e Maxwell, que contribuíram para o desenvolvimento dessa teoria no século XIX. Eles postularam que a matéria é composta por partículas em constante movimento, colidindo umas com as outras e com as paredes do recipiente que as contém.
Os postulados da teoria cinética molecular incluem a ideia de que as partículas estão em movimento constante e aleatório, que a temperatura está relacionada com a energia cinética média das partículas e que as colisões entre as partículas são elásticas.
Um exemplo prático da teoria cinética molecular é a explicação do aumento da pressão em um recipiente fechado quando a temperatura é elevada. Nesse caso, o aumento da temperatura provoca um aumento na velocidade das partículas, resultando em mais colisões com as paredes do recipiente e, consequentemente, em uma maior pressão.
Em resumo, a teoria cinética molecular é essencial para entender o comportamento das partículas em materiais, fornecendo insights importantes sobre propriedades como temperatura, pressão e volume. É uma ferramenta poderosa para os cientistas e engenheiros que trabalham com materiais em diversas áreas, desde a física e a química até a engenharia de materiais.
Postulados e explicações da teoria cinética dos gases: uma análise detalhada sobre o comportamento gasoso.
A teoria cinética dos gases é uma teoria que descreve o comportamento dos gases em termos das partículas que os compõem. Foi desenvolvida ao longo dos séculos XIX e XX e é fundamental para entender diversos fenômenos físicos e químicos que envolvem gases.
Os postulados da teoria cinética dos gases são fundamentais para compreender a natureza dos gases. O primeiro postulado afirma que os gases são compostos por partículas em constante movimento e que se movem em linha reta até colidirem entre si ou com as paredes do recipiente. O segundo postulado diz que as partículas dos gases são consideradas pontos sem volume e que as colisões entre elas são perfeitamente elásticas, ou seja, não há perda de energia cinética durante as colisões.
Além dos postulados, a teoria cinética dos gases também fornece explicações para diversos comportamentos observados em gases. Por exemplo, a pressão de um gás é explicada pelo constante bombardeio das partículas nas paredes do recipiente. A temperatura de um gás está relacionada com a energia cinética média das partículas. A difusão dos gases pode ser entendida pela movimentação aleatória das partículas. E a lei dos gases ideais pode ser derivada a partir do comportamento das partículas de um gás.
Em resumo, a teoria cinética dos gases é essencial para compreender o comportamento dos gases e é amplamente utilizada em diversas áreas da ciência. Entender os postulados e explicações dessa teoria nos permite prever e explicar o comportamento dos gases em diferentes situações.
Autor da teoria cinética dos gases: descubra quem foi o responsável por essa importante descoberta.
A teoria cinética dos gases é um dos pilares da física e da química, sendo fundamental para a compreensão do comportamento dos gases em diferentes condições. O responsável por essa importante descoberta foi o físico e matemático escocês James Clerk Maxwell.
Maxwell desenvolveu a teoria cinética dos gases no século XIX, baseando-se nas ideias de outros cientistas como Daniel Bernoulli e Rudolf Clausius. Sua teoria postula que os gases são compostos por partículas em constante movimento, colisões elásticas entre essas partículas e as paredes do recipiente são responsáveis pela pressão exercida pelo gás.
Os postulados da teoria cinética dos gases incluem a ideia de que as partículas de um gás se movem de forma aleatória e com velocidades diferentes, que a temperatura está relacionada com a energia cinética média das partículas e que a pressão exercida pelo gás é resultado do impacto das partículas com as paredes do recipiente.
Um exemplo simples da aplicação da teoria cinética dos gases é o aumento da pressão de um gás quando ele é aquecido, pois o aumento da temperatura aumenta a energia cinética das partículas, fazendo com que elas se movam mais rapidamente e colidam com mais força nas paredes do recipiente.
Em resumo, James Clerk Maxwell foi o responsável por desenvolver a teoria cinética dos gases, uma teoria fundamental para a compreensão do comportamento dos gases e que tem aplicações em diversas áreas da ciência e da tecnologia.
Teoria molecular cinética: história, postulados e exemplos
A teoria cinética molecular é aquela que procura explicar as observações experimentais de gases de uma perspectiva microscópica. Ou seja, tenta associar a natureza e o comportamento das partículas gasosas, com as características físicas do gás como fluido; Explique o macroscópico a partir do microscópico.
Os gases sempre foram um objeto de interesse dos cientistas por causa de suas propriedades. Eles ocupam todo o volume do contêiner em que estão localizados, podendo comprimir completamente sem que seu conteúdo mostre a menor resistência; e se a temperatura subir, o contêiner começa a se expandir e pode até rachar.
Muitas dessas propriedades e comportamentos estão resumidas nas leis ideais dos gases. No entanto, eles consideram o gás como um todo e não como um conjunto de milhões de partículas dispersas no espaço; Além disso, ele não fornece, com base nos dados de pressão, volume e temperatura, mais informações sobre como essas partículas se movem.
Assim, a teoria cinética molecular (TCM) propõe-se visualizá-las como esferas móveis (imagem superior). Essas esferas colidem umas com as outras e com as paredes arbitrariamente e mantêm uma trajetória linear. No entanto, quando a temperatura diminui e a pressão aumenta, a trajetória das esferas se curva.
Um gás, de acordo com o TCM, deve se comportar como as esferas do primeiro quadro da imagem. Mas, esfriando e aumentando a pressão sobre eles, seu comportamento se afasta do ideal. São gases reais, próximos da liquefação e, portanto, passam para a fase líquida.
Sob essas condições, as interações entre as esferas se tornam mais importantes, a ponto de diminuírem momentaneamente suas velocidades. Quanto mais próximos estiverem da liquefação, mais curvas suas trajetórias se tornam (caixa à direita) e suas colisões são menos energéticas.
História
Daniel Bernoulli
A idéia dessas esferas, mais chamadas de átomos, já havia sido considerada pelo filósofo romano Lucrécio; não para gases, mas para objetos estáticos sólidos. Por outro lado, em 1738, Daniel Bernoulli aplicou a visão atômica a gases e líquidos, imaginando-os como esferas desordenadas, movendo-se em todas as direções.
Seu trabalho, no entanto, violou as leis da física na época; um corpo não podia se mover eternamente, por isso era impossível pensar que um conjunto de átomos e moléculas colidisse um com o outro sem perder sua energia; isto é, a existência de colisões elásticas não era possível.
Rudolf Clausius
Um século depois, outros autores reforçaram a MTC com um modelo em que as partículas gasosas se moviam em apenas uma direção. Rudolf Clausius, no entanto, compilou seus resultados e montou um modelo mais completo do TCM com o qual ele procurou explicar as leis ideais de gás demonstradas por Boyle, Charles, Dalton e Avogadro.
James Clerk Maxwell e Ludwig Boltzmann
Em 1859, James Clerk Maxwell afirmou que as partículas gasosas exibem uma gama de velocidades a uma dada temperatura e que um conjunto delas pode ser considerado por uma velocidade molecular média.
Então, em 1871, Ludwig Boltzmann conectou as idéias existentes à entropia, e como o gás termodinamicamente sempre tende a ocupar o máximo de espaço possível de maneira homogênea e espontânea.
Postulados da teoria cinética molecular
Para considerar o gás de suas partículas, é necessário um modelo em que certos postulados ou suposições sejam cumpridos; postula que logicamente deve ser capaz de prever e explicar (o mais fielmente possível) observações macroscópicas e experimentais. Dito isto, os postulados do TCM são mencionados e descritos.
O volume das partículas gasosas é insignificante
Em um recipiente cheio de partículas gasosas, elas se dispersam e se movem entre elas em todos os cantos. Se, por um momento, todos pudessem se reunir em um ponto específico do contêiner, sem liquefação, seria observado que eles mal ocupavam uma parte desprezível do volume do contêiner.
Isso significa que, no recipiente, embora contenha milhões de partículas gasosas, na verdade ele está mais vazio do que cheio (proporção volume-vácuo muito menor que 1); portanto, se suas barreiras o permitirem, ele e o gás interno poderão ser fortemente comprimidos; já que no final as partículas são muito pequenas, assim como seu volume.
A imagem acima ilustra precisamente o que foi mencionado acima, usando um gás de cor azulada.
As forças de atração entre as partículas são nulas
As partículas gasosas dentro do vaso colidem umas com as outras sem tempo suficiente para que suas interações ganhem força; menos ainda quando o que os envolve principalmente é o vácuo molecular. Uma conseqüência imediata disso é que suas trajetórias lineares permitem cobrir totalmente o volume do contêiner.
Se o exposto não fosse assim, um vaso com formato “bizarro” e “labiríntico” teria regiões úmidas devido à condensação do gás; em vez disso, as partículas percorrem todo o recipiente livremente, sem que a força de suas interações as detenha.
As trajetórias lineares da imagem superior (A.) demonstram esse postulado; enquanto que se as trajetórias são curvas (B.), isso mostra que existem interações que não podem ser ignoradas entre as partículas.
As partículas gasosas estão sempre em movimento
Dos dois primeiros postulados, o fato de que as partículas de gás nunca param de se mover converge. Uma vez embaçados no recipiente, colidem um com o outro e com as paredes do mesmo, com força e velocidade diretamente proporcionais à temperatura absoluta; Essa força é a pressão.
Se as partículas gasosas parassem de se mover por um momento, “línguas de fumaça” apareceriam dentro do vaso, saindo do nada, com tempo suficiente para separar o vácuo e dar formas aleatórias.
Colisões entre partículas e paredes dos vasos são elásticas
Se apenas as colisões elásticas entre as partículas gasosas e as paredes do recipiente predominarem dentro do recipiente, a condensação do gás nunca ocorrerá (desde que as condições físicas não mudem); ou o que é o mesmo para dizer que eles nunca descansam e estão sempre colidindo.
Isso ocorre porque nas colisões elásticas não há perda líquida de energia cinética; Uma partícula colide com a parede e salta na mesma velocidade. Se uma partícula ao colidir diminui a velocidade, a outra acelera, sem produzir calor ou som que dissipa a energia cinética de qualquer uma delas.
A energia cinética não permanece constante
O movimento das partículas é aleatório e caótico, de modo que nem todas têm a mesma velocidade; como acontece, por exemplo, em uma rodovia ou em uma multidão. Alguns são mais enérgicos e viajam mais rápido, enquanto outros são lentos, esperando uma colisão para acelerá-los.
Para descrever sua velocidade, é necessário calcular uma média; e com ele, a energia cinética média das partículas ou moléculas gasosas é obtida. Como a energia cinética de todas as partículas muda constantemente, a média permite um melhor controle dos dados e pode ser trabalhada com maior confiabilidade.
A energia cinética média é igual a uma dada temperatura para todos os gases
A energia cinética molecular média (EC mp ) em um vaso é modificada com a temperatura. Quanto mais alta a temperatura, maior será a energia. Como é uma média, pode haver partículas ou refrigerantes que tenham mais ou menos energia em relação a esse valor; alguns mais rápidos e outros mais lentos, respectivamente.
Matematicamente, pode ser demonstrado que o CE mp depende exclusivamente da temperatura. Isso significa que não importa qual seja o gás, sua massa molecular ou estrutura, seu CE mp será o mesmo na temperatura T e só variará se aumentar ou diminuir. De todos os postulados, talvez este seja o mais relevante.
E a velocidade molecular média? Diferentemente do CE mp , a massa molecular influencia a velocidade. Quanto mais pesada a partícula ou molécula gasosa, é natural esperar que ele se mova mais lentamente.
Exemplos
Alguns exemplos de como o TCM conseguiu explicar as leis ideais sobre gás serão mencionados abaixo. Embora não abordados, outros fenômenos, como a difusão e efusão de gases, também podem ser explicados com o TCM.
Lei de Boyle
Se o volume do recipiente for comprimido a uma temperatura constante, a distância que as partículas gasosas devem percorrer para colidir com as paredes diminui; que é igual a um aumento na frequência dessas colisões, resultando em aumento da pressão. Quando a temperatura permanece constante, o CE mp também é constante.
Lei de Charles
Se você aumentar T, o mp EC aumentará. As partículas gasosas se moverão mais rapidamente e colidirão um número maior de vezes com as paredes do recipiente; A pressão aumenta.
Se as paredes são flexíveis, capazes de se expandir, sua área se tornará maior e a pressão cairá até que se torne constante; e, como resultado, o volume também aumentará.
Lei de Dalton
Se vários litros de gases diferentes, de vasos menores, fossem adicionados em um vaso espaçoso, sua pressão interna total seria igual à soma das pressões parciais exercidas por cada tipo de gás separadamente.
Porque Porque todos os gases começam a colidir entre si e a se dispersar homogeneamente; as interações entre eles são zero e o vácuo no vaso predomina (postulados do TCM), de modo que é como se cada gás estivesse sozinho, exercendo sua pressão individualmente, sem a interferência dos outros gases.
Referências
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