Herapath, por su cuenta, redescubrió las conclusiones de Bernoulli sobre las relaciones entre la presión y la densidad, o el volumen, de un gas y las velocidades de las partículas. Nuevamente, el trabajo de Herapath también fue ignorado por la mayor parte de científicos. En el siglo XIX, las sociedades científicas se encuentran ya firmemente establecidas como guardianas de la ciencia ortodoxa, existe la profesión de físico y los desenlaces de la investigación ya no se publican mediante largos tratados, sino más bien por medio de productos en revistas que, en cierta manera, se juegan el prestigio al publicarlos. La actividad científica ha cambiado su status en la sociedad; por el momento no se ajusta a una extensión de la actividad filosófica clásico, e inclusive el nombre de Filosofía Natural ha dejado de estar asociado con la física, como ocurría en tiempos de Newton. Nadie cuestiona que Herapath se encaró abiertamente a la ciencia oficial y no sólo desde la perspectiva de las ideas sino más bien también por el hecho de que puso en cuestión su organización y su estructura jerárquica.
El postulado básico de la teoría cinética de los gases es que las direcciones y las magnitudes de las velocidades de las moléculas están distribuidas a la suerte. El propósito del programa, es el de relacionar las variables presión, volumen y temperatura, en un modelo de gas ideal bidimensional, así como la de saber la interpretación cinética de la presión y de la temperatura de un gas. Como vimos en el segundo postulado, los choques entre las partículas son elásticos y esto quiere decir que la energía cinética media de las partículas no se altera a consecuencia de los choques.
Teoría Cinética De Los Gases
La ecuación sirve asimismo para explicar las diferencias entre los estados físicos de las substancias . Si partimos de una sustancia gaseosa y comenzamos a enfriarla, la temperatura bajará hasta que se transforme en estado líquido. El estado líquido es, por tanto, considerablemente más unido que el gaseoso, en tanto que las partículas se mueven con mucha menos agilidad y están más próximas entre sí, así como podemos ver en la Figura 3b.
De esta forma, enseña que los gases llenan todo el volumen al estar constituidos por moléculas libres que se mueven por todo el espacio libre. Además de esto, al existir una gran distancia entre las moléculas de un gas, es relativamente simple comprimirlo. La teoría cinética de los gases explica las características macroscópicas de los gases, como el volumen, la presión y la temperatura, tal como las propiedades de transporte como la viscosidad , la conductividad térmica y la difusividad de la masa . El modelo asimismo tiene en cuenta fenómenos relacionados, como el movimiento browniano . En este breve resumen —que no fue escrito por nuestro Waterston—, puede apreciarse que, aunque el enfoque es fundamentalmente el de Bernouilli y Herapath, se introduce nuevamente un planteo estadístico, puesto que hace aparición nuevamente la agilidad media de las partículas del gas.
Las Máquinas Moleculares Que Han Ganado Un Nobel
Por otro lado, ya que un gas aislado en un envase no exhibe ninguna inclinación a perder su presión, Krönig razonaba que los choques entre las moléculas y los de estas con las paredes debían ser a la perfección elásticos. Una aproximación a este inconveniente debe de tener necesariamente presente que las teorías de Bernouilli o Euler, por ejemplo, se plantearon a la consideración pública en el contexto de trabajos en los que se empleaba una visión mucho más gran. Sin duda, la concepción de que el calor no es otra cosa que movimiento era inaceptable en su época, un tiempo dominado por la idea substancialista, sin embargo, el contexto en que Bernouilli formulaba y divulgaba sus ideas ocultó completamente la fuerte carga revolucionaria que estas tenían.
Era virtualmente imposible que los hombres de ciencia adoptasen las ideas de Herapath sobre la constitución molecular mientras la teoría del calórico estuviera vigente. Ese instante es vital para una nueva teoría y en él juegan usualmente un papel más importante aquellos que alcanzan imponer las novedosas ideas que quienes las habían elaborado originalmente. Lleva por nombre diámetro de sección transversal de colisión o diámetro cinético de una molécula en un gas monomolecular. No existe una relación general fácil entre la sección transversal de la colisión y el tamaño del núcleo duro de la molécula (bastante esférica). Para una molécula esférica real (o sea, un átomo de gas noble o una molécula razonablemente esférica) el potencial de interacción se semeja más al potencial de Lennard-Jones o al potencial de Morse, que tienen una sección negativa que atrae a la otra molécula desde distancias más largas que el radio del núcleo duro.
El radio para el potencial de Lennard-Jones cero es apropiado para emplearlo como estimación del radio cinético. Esta pequeñez de su tamaño es tal que la suma del volumen de las moléculas de gas individuales es insignificante en comparación con el volumen del recipiente del gas. Esto equivale a afirmar que la distancia promedio que divide las partículas de gas es grande en comparación con su tamaño , y que el tiempo transcurrido de una colisión entre las partículas y la pared del contenedor es insignificante en comparación con el tiempo entre choques consecutivas. La manera precisa que toma la curva que se forma en el momento en que la distribución se transporta a valores altísimos viene cierta por muchas cosas que tienen relación con el arco , las flechas , la persona , y de esta manera consecutivamente. Las velocidades de las moléculas en un gas están determinadas por las colisiones que tienen entre sí. Maxwell usó un inteligente argumento matemático para inferir cuál habría de ser la distribución de las velocidades moleculares y que da sitio a curvas para un gas preciso dependiendo de la temperatura como observamos en la imagen siguiente.
Probablemente, la primera estimación cuantitativa de las características de un cuerpo basada en su constitución molecular es la que aparece en la Phoronomiade J. Hermann . Lo que Hermann llama calor es lo que nosotros llamamos presión y la agitación de las partículas es la celeritas media inter celeritates particulares, es decir la agilidad media de las moléculas del cuerpo. La proposición anterior establece, entonces, la proporcionalidad directa entre la presión, la consistencia y el cuadrado de la velocidad media de las partículas del gas.
Entre los resultados de la teoría señalaba que la viscosidad y la consistencia de un gas han de ser independientes y esto le sugirió a Maxwell un ensayo crucial, por el hecho de que la teoría alternativa afirmaba que la viscosidad debía de crecer cuando lo hiciera la densidad. El experimento en el que el propio Maxwell probó la perseverancia de la viscosidad de un gas en el momento en que, manteniéndolo a temperatura constante, se varía la presión a la que está sometido, fue definitivo en la conversión de los científicos de la época a las ideas cinético-moleculares. A pesar de este resultado positivo, el propio Maxwell creyó haber encontrado razonamientos cuantitativos que probaban que la teoría cinética no era adecuada, por ejemplo, para argumentar los calores específicos de los gases. No fue hasta 1875 que las medidas experimentales de Kundt y Warburg probaron la completa validez de las expresiones teóricas dadas por Clausius y Maxwell.
Estos pueden detallar con precisión las propiedades de los gases densos, pues tienen dentro el volumen de las partículas. Los presuntos precisos son la ausencia de efectos cuánticos, caos molecular y pequeños gradientes en las propiedades en general. Las expansiones a órdenes superiores en la densidad se conocen como extensiones viriales . En 1848, leyó un artículo en la Sociedad Literaria y Filosófica de Manchester en el que trataba de revivir la teoría cinética. Quizás a ello contribuyó dado que los físicos no suelen buscar documentos científicamente relevantes en las publicaciones de una «sociedad literaria y filosófica».
El Tamaño De Las Moléculas
Supongamos que el gas está encerrado en un envase, como se muestra en la figura. Para sostener fijo el émbolo es requisito ejercer una fuerza F, comunmente a la superficie del émbolo. El valor de la fuerza F es igual al producto de la presión ejercida por el gas por el área del émbolo.