Teoria cinética dos gases

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História

Em 1738, o físico matemático Daniel Bernoulli, publicou Hidrodinâmica, a base para a teoria cinética dos gases. Nesse trabalho, Bernoulli posicionou seu argumento, ainda sólido até a atualidade, que os gases consistem em um grande número de moléculas se movendo em todas as direções, onde elas colidem entre si e esse impacto causa uma pressão na superfície de contato que podemos sentir, assim como o que nós sentimos como calor é simplesmente a energia cinética do seu movimento. A teoria não foi imediatamente aceita, em parte por causa da conservação de energia que não estava bem estabelecida, e ainda, não era óbvio aos físicos que as colisões entre as moléculas eram perfeitamente elásticas.

Em 1820, o físico inglês John Herepath, foi motivado por Geoges-Luis Le Sage com sua teoria da gravitação cinética, que considerava um sistema de colisão de partículas poderiam ser causadas por uma ação à distância. Neste sentido, quando pensava sobre o efeito da elevação temperatura perto do Sol com suas partículas gravitacionais, foi conduzido a uma relação entre a temperatura e a velocidade das partículas.

Informações

O estudo do gás perfeito realizado sob a perspectiva microscópica leva-nos à teoria cinética dos gases. Nesse modelo teórico, pelo fato de encontrarmos um número muito grande de partículas por unidade de volume (1020 partículas por cm3), as hipóteses impostas representam o que deve acontecer, em média, com as partículas do gás.

A seguir as hipóteses da teoria cinética, a respeito dos gases perfeitos:
- Uma porção de gás perfeito é constituída por um grande número de moléculas em movimento caótico.
- As moléculas são consideradas pontos materiais.
- As colisões entre duas moléculas ou entre uma molécula e uma parede do recipiente são supostas perfeitamente elásticas.
- Cada colisão tem duração desprezível.
- Entre colisões sucessivas, o movimento das moléculas é retilíneo.
- As forças intermoleculares só se manifestam durante as colisões.
- O estudo das colisões das moléculas pode ser feito com base na mecânica newtoniana.

Energia interna de um gás perfeito

Das hipóteses do modelo teórico do gás perfeito, conclui-se que a energia interna resume-se na energia cinética de translação de suas moléculas.


A energia interna de um gás perfeito é função exclusiva do número de mols (n) e da temperatura absoluta (T) do gás.

Na verdade a energia interna de um gás é função não exclusiva da temperatura e sim da soma da Energia Cinética com a Energia Potencial. Há, no ensino médio, tendência de se atribuir toda energia interna à Energia Cinética e, por conseguinte, à temperatura do gás. Mas, se analisarmos as mudanças de estado de um modo geral, fica fácil perceber uma variação da energia interna mesmo não havendo variação da temperatura se a pressão for mantida constante.