sábado, 5 de diciembre de 2015
POSTULADOS DE LA ENERGÍA CINÉTICA DE LA MATERIA
POSTULADOS DE LA ENERGÍA CINÉTICA DE LA MATERIA
Las leyes de los gases desarrolladas por Boyle, Charles y
Gay-Lussac, que establecieron las principales relaciones entre la presión, el
volumen y la temperatura de un gas, están basadas en observaciones empíricas y
describen el comportamiento de los gases en términos macroscópicos. Sin
embargo, existe otra opción para aproximarse al comportamiento de los gases: a
través de la teoría atómica que postula, básicamente, que todas las sustancias
están compuestas por un gran número de pequeñas partículas (moléculas o
átomos).
En principio, las propiedades observables de cualquier gas
(presión, volumen y temperatura) están directamente ligadas a las moléculas que
lo componen.
Los principios fundamentales de la teoría cinética son los
siguientes:
1.- Los gases están compuestos de moléculas en movimiento
aleatorio. Las molécula sufren colisiones aleatorias entre ellas y las paredes
del recipiente contenedor del gas.
2.- Las colisiones entre las moléculas del gas y entre ellas
y las paredes son elásticas.
3.- El volumen total ocupado por las moléculas del gas es
insignificante frente al volumen del contenedor. Esto es equivalente a afirmar
que las distancias entre partículas son relativamente grandes si las comparamos
con su tamaño.
4.- Las fuerzas de atracción entre las moléculas son
insignificantes.
5.- Los efectos cuánticos son insignificantes. Esto
significa que las distancias entre las partículas son mucho mayores que su
longitud de onda termal de De Broglie, y las moléculas pueden ser tratadas como
objetos clásicos.
6.- Adicionalmente, si el gas está en el interior de un
recipiente, las colisiones con sus paredes se asume que son instantáneas y
perfectamente elásticas.
Estos postulados describen el comportamiento de un gas
ideal. Los gases reales se aproximan a este comportamiento ideal en condiciones
de baja densidad y temperatura.
Según el modelo cinético molecular que se toma como válido
hoy en día, como decíamos, todo material que vemos está formado por partículas
muy pequeñas llamadas moléculas. Estas moléculas están en movimiento continuo y
se encuentran unidas por la fuerza de cohesión que existe entre moléculas de
una misma materia. Entre una y otra hay un espacio vacío, ya que están en
continuo movimiento. Cuando las moléculas están muy juntas y se mueven en una
posición fija, las fuerzas de cohesión son muy grandes. Es el estado sólido de
la materia. En cambio cuando están algo más separadas y la fuerza de cohesión
es menor, lo que les permite cambiar de posición libremente de forma
independiente, estamos en presencia de un líquido. En el estado gaseoso, las
moléculas están totalmente separadas unas de otras y se mueven libremente. Aquí
no existe fuerza de cohesión. (FIGURA 1.1)
La energía de la materia, su fuerza de cohesión y el
movimiento de las moléculas dependen de la temperatura. Es por eso que podemos
lograr pasar una materia del estado líquido al gaseoso y del sólido al líquido,
si aplicamos la cantidad de energía necesaria en forma de temperatura.
Esta teoría también describe el comportamiento y las
propiedades de los gases. Todos los gases están formados por moléculas que se
encuentran en movimiento continuo. Es un movimiento rápido, rectilíneo y
aleatorio. Las moléculas de los gases están muy separadas entre sí y no ejercen
fuerzas sobre otras moléculas, a excepción de cuando se produce una colisión.
1.1 En esta imagen de observa las moléculas de los
diferentes estados de la materia.
POSTULADOS DEL MODELO CINÉTICO MOLECULAR
POSTULADOS DEL MODELO CINÉTICO MOLECULAR
- Toda la materia está constituida por pequeñas partículas llamadas moléculas.Las propiedades químicas de las moléculas dependen de su composición, mientras que las propiedades físicas dependen de las fuerzas que las moléculas ejercen entre sí y de la distancia que las separa.
- Las moléculas se encuentran en continuo movimiento. El promedio de la energía cinética de las moléculas depende de la temperatura.
- Las moléculas obedecen las leyes del movimiento de Newton. En los choques entre las moléculas, su momento lineal y su energía cinética no cambian. Dichos choques son elásticos.
sábado, 21 de noviembre de 2015
FORMULA DE LA ENERGÍA CINÉTICA
FORMULA
Para obtener una definición cuantitativa de la energía cinética,
consideramos un objeto rígido de masa m que se mueve en una línea recta con una
rapidez inicial v1. Para acelerarlo uniformemente a una rapidez v2, sobre él se
ejerce una fuerza neta constante Fneta paralela a su movimiento sobre un
desplazamiento d. Entonces el trabajo neto efectuado sobre el objeto es
Wneto=Fneta(d). Se aplica la segunda ley de Newton, Fneta=ma, y se emplea la
ecuación 2-11c, que ahora se escribe como v2 al cuadrado= v1 al cuadrado+2ad,
con un v1 como la rapidez inicial y v2 como la rapidez final. Se resuelve para
a en la ecuación 2-11c,
a=v2 al cuadrado-v1 al cuadrado/2d
Luego, se sustituye esto en Fneta=ma y se determina el trabajo efectuado:
Wneto = Fnetad = mad =m(v2 al cuadrado-v1 al cuadrado/2d)d = m(v2 al
cuadrado-v1 al cuadrado/2)
o
Wneto = 1/2mv2 al cuadrado-1/2mv1 al cuadrado
La cantidad 1/2mv al cuadrado se define como la energía cinética (EC) de traslación
del objeto:
E c =
1 / 2 • m • v 2
|
E c =
Energía cinética
m = masa
v = velocidad
Si la fuerza actúa sobre el cuerpo en dirección opuesta a su movimiento, la
energía cinética del cuerpo será disminuida y la fuerza actuara como una
resistencia que el cuerpo vence en su movimiento.
Imagen 1. Demostración sobre cuando hay mas energía cinética.
DEFINICIONES
DEFINICIONES
La energía se define en la forma tradicional como "la capacidad de
realizar un trabajo".
Un objeto en movimiento puede efectuar trabajo sobre otro al golpearlo,
ejerce una fuerza sobre un segundo objeto que experimenta un desplazamiento.
Tiene la capacidad de efectuar trabajo y por lo mismo, puede decirse que tiene
energía.
La energía del movimiento se le llama energía cinética.
El término cinético proviene de la palabra griega kinetikos, que significa
"movimiento".
Imagen 1. Demostración de la energía cinética.
LA ENERGÍA CINÉTICA DE LA MATERIA
LA ENERGÍA CINÉTICA DE LA MATERIA
INTRODUCCIÓN
En la época de Newton hubo varios investigadores que se preocuparon por comprender el movimiento. Uno de ellos fue Gottfried Wilhem von Leibniz, descubrió que en el movimiento había una cantidad que se conservaba debido a las interacciones entre los objetos, la cual llamó vis viva (fuerza viva o energía) dedujo que de alguna manera debía haber otra cantidad que compensara esa vis viva cuando el objeto ya no estaba en movimiento. Leibniz llamó a esa cantidad compensatoria vis mortua (fuerza en reposo). Con ello estableció las bases de la conservación de la energía.
Imagen 1. De energía potencial a energía cinética.
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