¿Cómo explica la teoría cinético-molecular lo observado?

La teoría cinético-molecular, cuyos comienzos datan del siglo xix, surgió para explicar el comportamiento de los gases, y, más tarde, los de líquidos y sólidos. Como toda teoría, solo puede considerarse válida si justifica los fenómenos observados experimentalmente.

¿Por qué se dilatan los sólidos al calentarlos?

En este caso, la teoría cinético-molecular ha sido aceptada porque su hipótesis acerca de las partículas que forman la materia puede explicar en gran medida el comportamiento y las propiedades de la materia en sus distintos estados de agregación.

La dilatación es un fenómeno muy conocido. Consiste en que, al calentar un sólido, su volumen aumenta ligeramente.

La teoría cinético-molecular establece que las partículas que componen la materia se mueven con mayor rapidez cuanto mayor es su energía. Si calentamos, estamos comunicando energía a las partículas, por lo que, en el caso de un sólido, se intensifica la vibración de sus partículas. Esto supone un pequeño aumento de la distancia de separación entre ellas: el sólido se dilata.

14. De acuerdo con la hipótesis que propone la teoría cinético-molecular para explicar los estados de la materia, responde a las siguientes cuestiones: a) ¿Qué es lo que tienen en común, desde el punto de vista microscópico, un sólido y un líquido? ¿Cuál es la diferencia entre ambos? b) ¿Por qué las partículas de un gas se mueven con total libertad? ¿Qué diferencia existe con respecto al movimiento de las partículas en un líquido?

➚ Dilatación. En una sustancia sólida, las partículas vibran continuamente. Al calentarla, las partículas vibran con más intensidad, dando lugar a la dilatación del sólido.

¿A qué se debe que los sólidos y los líquidos no se compriman y los gases sí?

Una propiedad que comparten los sólidos y los líquidos es que no se pueden comprimir. La teoría cinético-molecular explica este hecho considerando que, en estos estados de agregación, las partículas están en contacto, por lo que no se pueden reducir más los espacios entre ellas.

En cambio, los gases pueden comprimirse con facilidad; es decir, es posible reducir el volumen que ocupan, sin más que aplicar una mayor presión.

La explicación que proporciona la teoría cinético-molecular para este comportamiento típico de las sustancias gaseosas se basa en su estructura microscópica. Un gas está formado por partículas muy separadas, en incesante movimiento. Por tanto, es posible reducir la distancia de separación entre ellas, consiguiendo de este modo una disminución del volumen.

¿Por qué se difunden los gases?

Una de las propiedades que caracterizan a un gas frente a un líquido es la difusión. Significa que una sustancia gaseosa tiende siempre a expandirse, llenando completamente el recipiente que lo contiene. Según la teoría cinético-molecular, un gas se difunde porque sus partículas se mueven con total libertad, en línea recta y en todas direcciones. Tan solo cambian de dirección cuando chocan, entre ellas o con las paredes del recipiente. La consecuencia es que las partículas, si no encuentran ningún obstáculo en su recorrido, dado que se mueven continuamente en línea recta a gran distancia unas de otras, acaban por ocupar todo el volumen disponible.

➚ Difusión gaseosa. Las partículas del gas se mueven en todas direcciones. Gracias a ese movimiento libre, se difunden por todo el espacio disponible.

¿Cómo se origina la presión de un gas?

Un globo o un neumático se mantienen inflados gracias a un fenómeno propio de los gases: la presión que ejercen al confinarlos en un recipiente o contenedor. La teoría cinético-molecular también explica por qué un gas confinado ejerce presión.

Este fenómeno se debe a los continuos y numerosos choques de las partículas del gas contra las paredes del recipiente que lo contiene. Por tanto, la presión es mayor cuanta más cantidad de gas haya y cuanto menor sea el volumen de dicho recipiente.

15. Si tuvieses que ordenar los tres estados de agregación de acuerdo con la capacidad de movimiento de las partículas microscópicas que forman la materia, ¿cómo lo harías? Explícalo.

16. Como ya sabes, aunque tanto los líquidos como los gases pueden fluir, únicamente los gases tienen la capacidad de difundirse. Basándote en la teoría cinético-molecular, redacta un párrafo breve, explicando por qué comparten la capacidad de fluir, mientras que solo los gases se difunden.

17. Según la teoría cinético-molecular, ¿qué les ocurre a las partículas de una sustancia material cuando se calienta? ¿Y cuando se enfría? Explícalo, utilizando como ejemplo el fenómeno de la dilatación de los sólidos.

18. Trabajando por parejas, elaborad un esquema en el que aparezcan las propiedades que caracterizan un gas, junto con un ejemplo y una breve explicación de cada una desde el punto de vista de la teoría cinético-molecular.