La teoria cinetica molecolare dei gas

La teoria cinetica molecolare dei gas è una teoria che cerca di rendere conto del perchè un gas si comporta in un determinato modo. Prendiamo ad esempio la legge di Boyle. Cosa ci dice sulla natura del gas in esame? e perchè un gas obbedisce alla suddetta legge?

La teoria cinetica molecolare si propone di rispondere ad interrogativi come questi, cercando di spiegare le proprietà macroscopiche di un gas (Pressione, Volume, Temperatura ecc.) in termini microscopici, di comportamento statistico (medio) delle particelle costituenti.

La teoria è fondata su alcuni presupposti fondamentali:

  • Il gas è costituito da particelle individuali,puntiformi, il cui volume è trascurabile rispetto al volume del recipiente. Si considerano quindi queste particelle dotate di massa ma prive di volume.
  • le particelle di gas si muovono costantemente ed in modo del tutto casuale di moto rettilineo. Sono quindi dotate di energia cinetica. Gli urti tra le particelle e tra particelle e pareti del contenitore sono completamente elastici.
  • Tra le particelle di gas non sono presenti forze attrattive né repulsive.

Ora, per capire bene come funziona la teoria, prendiamo in esame un ipotetico recipiente di forma cubica in cui le particelle di un gas si muovono di moto caotico, urtando continuamente tra di loro e con le pareti del recipiente. Niente paura, seguiremo dei passaggi logici molto facili da capire!

teoria cinetica molecolare

 

Consideriamo una particella di gas che si muove con velocità:

 Essendo una particella dotata di massa avrà anche una quantità di moto:

Come varia la quantità di moto quando questa particella urta sulla faccia colorata?

N.B: il modulo del vettore velocità rimane lo stesso, cambia il verso e quindi il segno.

Abbiamo detto, tra le premesse, che gli urti tra le particelle di gas e la parete sono completamente elastici. Questo vuol dire che se la variazione per la particella è stata

 allora la quantità di moto comunicata alla parete deve essere

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