Guía Termodinámica

RECURSO DIDÁCTICO: “TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR”
PROFESOR: FARAUDELLO FRANCISCO
CURRICULUM 4TO
La energía térmica.
Intercambios de energía
Transporte de energía: conducción, convección, radiación. Generación de energía
gracias avances científicos: efecto fotoeléctrico, celdas fotovoltaicas, celdas
combustibles. El intercambio de energía en los planetas con atmósfera. El
calentamiento global.
Educación Secundaria Orientación Comunicaciones
Recurso: Frasco de Plástico con pelotitas de tergopol de distintos tamaños
Tema donde es utilizado: Teoría Cinético Molecular
RESUMEN: Analogía entre frasco de pelotitas con un sistema que se entrega calor o
trabajo, con efecto de carga electroestático sobre las pelotitas.
Explicación de la CLASE:
Empiezo la clase con una pequeña reseña sobre el fuego:
En esa época se suponía que la materia estaba hecha de átomos y que se atraían por la
fuerza de gravedad. Pero si fuera así, imagínense, una bola de imanes sería algo sólido y
homogéneo y no es así porque existe el estado líquido y gaseoso. Así que pensaban que
existía una sustancia como un líquido que estaba entre sus átomos que no los dejaba
juntarse y lo llamaban CALÓRICO.
Si yo tengo una cantidad de calórico en un fierro a 300° C y lo sumerjo en agua a 20° C
¿Qué pasa con el agua? (Responden que se calienta) Bien! funciona pasa del cuerpo
mayor temperatura a menor temperatura.
¿Qué pasa con un cuerpo si yo le meto líquido entre medio de sus átomos (esto
creían en esa época si le suministramos energía a un cuerpo en forma de calor)? Crece se
dilata, cumple con el postulado de calórico.
¿Ahora cómo explican que al frotar fuertemente dos superficies se calientan?
¿Cómo pasa el líquido calórico?
Ahora bien, hubo un fabricante que taladraba cañones. Un tal Benjamin Tomson
descubrió que podía taladrar cuanto quisiera ya que el calórico seguía saliendo, o sea que
no había una cantidad fija. Concluyó que el calor podía generarse por fricción en un
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cuerpo aislado y. por tanto, no podía ser una sustancia material, para él, el calor era una
forma de movimiento.
Esto nos lleva a explicar lo que se llama Teoría Cinético molecular
(Les dicto un pequeño resumen)
En 1857, el físico alemán Clasius desarrolló una teoría que pretende explicar la naturaleza
de la materia y reproducir su comportamiento. Aunque la teoría cinético-molecular se
desarrolló inicialmente para los gases se puede aplicar a los tres estados de la materia.
Como todas las teorías, la teoría cinético-molecular se formula mediante una serie de
postulados. Estos postulados no se pueden demostrar experimentalmente. Los aceptamos
porque las consecuencias que de ellos se derivan si están de acuerdo con la experiencia.
Los postulados de la teoría cinético-molecular son:
1- Todos los gases están formados por un gran número de partículas (moléculas), tan
pequeñas que no se pueden ver ni con el microscopio más potente. Su tamaño es muy
pequeño comparado con la distancia que hay entre ellas
2- Estas partículas están en continuo movimiento caótico: chocan entre sí y contra las
paredes del recipiente que contiene el gas. En estos choques no hay pérdida de energía.
3- El movimiento queda determinado por dos tipos de fuerzas: unas atractivas o de
cohesión, que tienden a mantener unidas las partículas ;otras repulsivas o de dispersión,
que tienden a alejarlas.
4- Entre molécula y molécula no hay nada, sólo espacio vacío
Este modelo es aplicable a líquidos y sólidos solamente hay que adaptarlo a las
características de cada estado.
Las moléculas se hallan en permanente movimiento y, según el estado de agregación en
que se encuentre, la materia que componen poseen diferentes grados de libertad.
Estado gaseoso, las moléculas están muy alejadas ( a una distancia varias veces su
tamaño), y por tanto rotan vibran hasta pueden trasladarse por todo el recipiente que las
contiene.
En el estado líquido solamente pueden rotar y vibrar porque están mas cercanas, auque
todavía necesitan un recipiente que las contenga.
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Por último, en el estado sólido, las moléculas están tan cerca unas de otras que no
pueden desplazarse ni rotar, es por eso que solo vibran. Todos los sólidos se caracterizan
por una frecuencia de vibración que eles es propia.
Esta descripción de la materia se conoce como la teoría cinético molecular y, aunque es
muy elemental y deja de lado ciertos conceptos acerca del átomo y las partículas
subatómicas, resulta útil para explicar los fenómenos térmicos.
HACEMOS EL EJEMPLO DEL FRASCO CON PELOTAS- ENERGÍA CINÉTICA
El tarro se agita con fuerza, e imita las moléculas en movimiento, cuanta más energía le
entregamos al sistema las pelotitas se van a mover con mayor velocidad, y van a pegar
más enérgicamente contra la pared. Lo lindo y aunque ajeno a nuestro ejemplo las
pelotitas del tergopol se cargan estáticamente flotando dentro del recipiente y flotan
entre ellas, este hecho les llama la atención y les despierta la tan buscada curiosidad
científica para saber ¿qué pasó?
Se les explica que el efecto resultante no es el mismo pero que deben relacionar un caso
con otro.
Vamos hablar del calor ¿Qué es el calor para ustedes? (se les recuerda noción de
temperatura).Es una forma de intercambio de energía desde el cuerpo de mayor
temperatura a uno de menor temperatura.
Para analizar las características de un cuerpo o sustancia es necesario conocer ciertos
parámetros o VARIABLES DE ESTADO que de alguna forma nos permiten determinar sus
propiedades. Ya dijimos en nuestros MODELO CINETICO DE PARTICULA de que
suponemos que está hecha la materia.
Como dijimos cuanto más calor le agregamos a la sustancia mas se agitan las moléculas, o
se CUANTO MAYOR SEA SU TEMPERATURA MAYOR SERÁ EL MOVIMIENTO.
La temperatura entonces es una VARIABLE DE ESTADO de la materia relacionada con la
energía cinética promedio de las partículas.
Otras variables: presión, densidad, punto de ebullición, resistencia eléctrica.
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