El documento describe la teoría cinética de la materia, que explica el comportamiento de los sólidos, líquidos y gases en términos del movimiento molecular. Explica que los sólidos tienen alta densidad debido a las fuertes fuerzas entre moléculas, los gases tienen baja densidad debido a las débiles fuerzas, y los líquidos son intermedios. También describe cómo la presión y el volumen de los gases dependen de la cantidad, temperatura y volumen según las leyes de los gases.

1. 1
TEORÍA CINÉTICA DE LA MATERIA.
ESCALA ABSOLUTA DE TEMPERATURAS.
LEYES DE LOS GASES
IES La Magdalena.
Avilés. Asturias
Para poder explicar (ver preguntas) y entender el comportamiento de la materia existe un modelo teóri-
co que se basa en los siguientes postulados:
 La materia está formada por pequeñas partículas (átomos, moléculas…)
 Entre las partículas que forman la materia no existe nada. Hay vacío.
 Existen unas fuerzas atractivas que tienden a juntar las partículas.
 Las partículas que forma un sistema material no están quietas, se mueven. La energía
que poseen es proporcional a la temperatura. Esto es, si la temperatura es baja su mo-
vimiento será lento. Si la temperatura asciende se mueven más rápidamente.
¿Cuál es la diferencia entre un sólido, un líquido o un gas?
En un sólido las fuerzas entre las partículas que lo forman
son muy grandes, por eso están muy juntas formando estruc-
turas ordenadas. Aún en los sólidos las partículas no están
quietas, tienen un movimiento de vibración.
En un gas las fuerzas de atracción entre las partículas, aun-
que existen, son muy débiles. Por tanto, se mueven en todas
direcciones chocando continuamente unas con otras y contra
las paredes del recipiente que las contiene. Existe una gran
separación entre las partículas, grandes espacios vacíos.
En un líquido la situación es intermedia. Las fuerzas entre
partículas no son tan grandes como en los sólidos, ni tan débi-
les como en los gases. Las partículas están más separadas
que en los sólidos, pero mucho menos que en los gases.
¿Por qué, generalmente, los
sólidos tienen densidades ele-
vadas mientras que los gases
tienen una densidad baja y los
líquidos presentan valores in-
termedios?
Si nos fijamos en la explica-
ción anterior comprenderemos
que en los sólidos la materia
(partículas) tiende a estar muy
junta. La masa por unidad de
volumen será grande.
En los gases, al ser muy
grande la separación entre las
partículas, tendremos densi-
dades pequeñas (poca masa
por unidad de volumen) y en
los líquidos la situación será
intermedia.
¿Qué ocurre cuando calentamos una sustancia?
Cuando calentamos damos energía. Esta
energía es transferida a las partículas que
forman la materia lo que motiva que se mue-
van con mayor velocidad.
Si por el contrario enfriamos, quitamos energía a
las partículas que se moverán ahora más lenta-
mente.
El que una sustancia esté en un estado u otro
depende de que las fuerzas que tienden a juntar
las partículas sean capaces de contrarrestar la
tendencia a separarse, que será tanto mayor
cuanto mayor sea su energía. Si bajamos la tem-
peratura, las partículas se moverán más lenta-
mente y las fuerzas atractivas serán capaces de
mantenerlas más juntas (el gas se transforma en
líquido y si seguimos enfriando en sólido).
Si tenemos un sólido y lo calentamos el movi-
miento de vibración irá aumentando hasta que la
energía sea suficiente para superar las fuerzas
que las mantienen en sus posiciones. El sólido
funde y se transforma en un líquido. Si seguimos
calentando pasará a gas.
¿Por qué los gases ejercen presión
sobre las paredes de los recipientes?
¿Por qué la presión aumenta si me-
temos más gas o elevamos su tem-
peratura?
Según la teoría cinética, la pre-
sión de un gas es debida a los
continuos choques de las partícu-
las que lo forman contra las pa-
redes del recipiente. Así entende-
mos que si metemos más gas en el
recipiente la presión aumenta (más
choques) y si sacamos gas la pre-
sión disminuye (menos choques).
Si elevamos la temperatura, las par-
tículas se moverán más rápidamen-
te, lo que provocará un aumento de
los choques. Si enfriamos, se move-
rán más lentamente, menos cho-
ques.

2. 2
La teoría cinética de la materia brinda la posibilidad de establecer una escala de temperaturas cuyo cero
no sea arbitrario (como en el caso de la escala centígrada, por ejemplo). El razonamiento sería el si-
guiente:
Si la temperatura de una sustancia es proporcional a la energía de sus partículas (átomos, moléculas…)
el cero de temperaturas debería fijarse allí donde las partículas no tuvieran energía. Esto es, cuando
estuvieran totalmente quietas.
Este es el criterio para fijar el cero de la escala absoluta de temperaturas, cuya unidad es el kelvin (K).
El cero de la escala absoluta se corresponde con – 273
0
C (más exactamente - 273,15
0
C).
Nota: La física cuántica demuestra que ni en el cero absoluto la energía de las partículas puede ser cero.
0 K
373 K
273 K 0 0
C
-273 0
C
100 0
C
Escala centígradaEscala absoluta
Comparación entre la escala absoluta y la centígrada.
Los puntos de fusión y ebullición del agua a presión
normal se corresponden con 273 K y 373 K, respecti-
vamente.
Para transformar grados centígrados en kelvin o vice-
versa se puede usar la siguiente ecuación:
K = 273 + C
Ejemplos.
¿Cuál es la temperatura absoluta de una habitación
que está a 20
0
C?
K = 273+ C = 273 + 20 = 293 K
¿Cuál será la temperatura en grados centígrados co-
rrespondiente a 120 K?
K = 273 + C ; C = K – 273 = 120 – 273 = -153
0
C
LEYES DE LOS GASES
La teoría cinética de la materia permite justificar el comportamiento de los gases. Por ejemplo (ver más
arriba) la presión (P) de un gas depende de la cantidad de gas (n), del volumen del recipiente (V) y de
la temperatura (T):
P = f (n, V, T)
Podemos investigar cómo influye cada una de las variables (n, V y T) en la presión ejercida por el gas
procediendo de la siguiente manera:
 ¿Cómo saber la influencia de la cantidad de gas presente? Mantenemos invariables el volumen y
la temperatura y vamos variando la cantidad de gas.
 ¿Cómo determinar la influencia del volumen del recipiente? Mantenemos invariables la cantidad de
gas y la temperatura y vamos variando el volumen.
 ¿Cómo determinar la influencia de la temperatura? Mantenemos invariables la cantidad de gas y el
volumen y vamos variando la temperatura.

3. 3
Relación entre presión y cantidad de gas.
Se mantienen invariables T y V
Al introducir más gas la presión aumentará,
ya que los choques contra las paredes se-
rán mucho más numerosos.
Tomando datos de presión y cantidad de
gas en el recipiente, llegaríamos a la con-
clusión de que presión y la cantidad de gas
son directamente proporcionales:
1 2
1 2
P P
n n
Gas n2 , P2n1 , P1
Procesos a presión constante (isobaros)
Relación entre la temperatura y el volumen.
Si aumentamos la temperatura aumenta el
volumen.
Tomando datos de temperatura y volumen
llegaríamos a la conclusión de que tempera-
tura y volumen son directamente proporcio-
nales:
1 2
1 2
T T
V V

T1 , V1
T1 , V1
Procesos a temperatura constante (isotermos)
Relación entre la presión y el volumen.
P1 , V1
P2 , V2
Si aumentamos la presión disminuye el
volumen.
Un estudio más detallado nos mostraría que
presión y volumen son inversamente pro-
porcionales:
1 1 2 2P V P V
Procesos a volumen constante (isocoros)
Relación entre presión y temperatura del gas.
Al calentar, las moléculas del gas se move-
rán más rápido y los choques contra las
paredes se harán más frecuentes con lo
que aumentará la presión.
Un estudio más cuidadoso nos mostraría
que presión y temperatura son directamente
proporcionales:
1 2
1 2
P P
T T

T1 , P1T1 , P1
P
cte
n

1
1
P
cte
T

P V cte
T
cte
V


4. 4
Ejemplo 1
Ejemplo 2
T1 , P1T1 , P1
En un recipiente de 10 litros se introduce determinada
cantidad de gas. La temperatura es de 20
0
C y la pre-
sión de 1, 0 atm. ¿Cuál será la presión si la temperatura
se eleva hasta 80
0
C?
Solución:
Es un proceso en el que permanece constante la canti-
dad de gas y el volumen. En estas condiciones P y T
son directamente proporcionales:
1 2
1 2
P P
T T

Los datos que tenemos son:
T1 = 273 + 20 = 293 K; P1 = 1,0 atm
T2 = 273 + 80 = 353 K ; ¿P2?
Despejamos P2 y sustituimos los datos:
1 2
2
1
P T 1atm.353 K
P 1,2 atm.
T 293 K
  
P1 , V1
P2 , V2
En un recipiente dotado de un émbolo se introduce de-
terminada cantidad de gas. La presión es de 1,3 atm y el
volumen ocupado 5, 3 litros. ¿Qué volumen ocupará el
gas si la presión se disminuye hasta 1,0 atm?
Nota: la temperatura permanece invariable durante el
proceso.
Solución:
Es un proceso en el que permanece constante la cantidad de gas y la temperatura. En estas condicio-
nes P y V son inversamente proporcionales:
Los datos que tenemos son:
P1 = 1,3 atm K; V1 = 5,3 L
P2 = 1,0 atm. ¿V2?
Despejamos V2 y sustituimos los datos:
1 1 2 2P V P V
1 1
2
2
P V 1,3 atm.5,3 L
P 6,9 L.
P 1,0 atm
  