Teoria cinetica molecolare: i 3 stati della materia

Si dice che l'intero universo sia fatto di materia e che quando cambia si generi energia. E come è normale che sia, la natura curiosa dell'essere umano ci ha portato a chiederci in molte occasioni di cosa sia fatta tutta questa materia. Nel corso della storia, sono stati ideati diversi modelli per spiegarlo, uno dei quali è teoria cinetica molecolare.

Secondo questo modello la materia sarebbe costituita da un'unità fondamentale non apprezzabile con i sensi, parlo dell'atomo. A loro volta, gli atomi si raggruppano per formare molecole.

Per fare un classico esempio, la molecola d'acqua è strutturata con un atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno (H2O). Ma la teoria cinetica non solo postula questo, ma anche perché esistono i tre stati fondamentali della materia: solido, liquido e gassoso.

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L'origine della teoria cinetica

Fino ad arrivare alla formulazione di questo modello, si sono verificati diversi eventi che hanno permesso di dare le basi per offrire questa teoria.

Per iniziare, il concetto di atomo è nato nell'antica Grecia, sotto la scuola atomistica, i cui discepoli diffusero l'idea che l'atomo sia l'unità indivisibile che forma tutta la materia dell'universo. Democrito fu uno dei suoi massimi esponenti, ma le sue proposte si scontrarono direttamente con le idee di Aristotele, che dominarono il tempo, così passarono inosservate.

Fu solo all'inizio del XIX secolo che l'idea dell'atomo riapparve nel campo della scienza, quando John Dalton postulò la teoria atomica, indicando che ogni sostanza è costituita da atomi.

Prima di questo, Daniel Bernoulli nel 1738 sostenne che i gas erano costituiti da molecole che si scontravano tra loro e con le superfici, generando la pressione che si avverte. In seguito all'emergere della teoria atomica, è ora riconosciuto che queste molecole sono costituite da atomi.

La teoria della cinetica molecolare nasce da un insieme di studi che sono stati condotti principalmente nei gas, e la cui conclusione finale era simile. Alcune delle opere degne di nota sono quelle realizzate da Ludwig Boltzmann e James Clerk Maxwell.

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L'argomento

Questa teoria molecolare cinetica postula che la materia sia costituita da un insieme di particelle note come atomi o loro molecole, che sono costantemente in movimento. Poiché non smettono di muoversi, prima o poi si scontrano con un altro atomo o contro una superficie.

Questa collisione avviene cinetica, in altre parole, l'energia viene trasferita senza perdite, quindi l'atomo quando si scontra viene lanciato nell'altra direzione alla stessa velocità, senza fermare il movimento. L'energia cinetica che si genera nell'urto si traduce nella pressione percepita.

Differenza tra gli stati della materia

Sebbene la teoria della cinetica molecolare sia nata dallo studio dello stato gassoso, poiché vi erano molti studi su questo che ha permesso di scrivere le idee, serve anche a spiegare la costituzione dei liquidi e solido. Inoltre, offre un modo per vedere le differenze tra i diversi stati della materia.

Il punto chiave sta in il grado di movimento degli atomi. La materia è costituita da un insieme di particelle in costante movimento; In un gas gli atomi sono liberi e si muovono in modo lineare per tutto lo spazio disponibile, dimostrando la caratteristica dei gas di occupare sempre tutto lo spazio che hanno.

Nel caso di liquidi, la distanza tra gli atomi non è così grandeIn caso contrario, sono più vicini, sebbene continuino a muoversi con meno velocità. Questo spiega che un liquido occupa un volume fisso, ma può espandersi su una superficie.

per ultimo, allo stato solido gli atomi sono molto vicini, senza un movimento libero anche se vibrano sul posto. Pertanto, i solidi occupano uno spazio specifico e non variano di volume nel tempo.

Secondo la teoria della cinetica molecolare, la forza che lega insieme gli atomi è nota come forza di coesione. Il suo nome è dato perché i solidi che hanno una maggiore presenza in queste unioni, cioè è più coeso di un liquido o di un gas.

L'importanza di questo modello

Ciò che è interessante di questa teoria è come mette in relazione l'esistenza dell'atomo con proprietà fisiche misurabili, come pressione o temperatura. Inoltre, ha una correlazione con le formule matematiche delle leggi dei gas ideali.

Non entrerò in molti dettagli su questo, ma ad esempio concorda con le formule che indicano che maggiore è la temperatura, gli atomi hanno una velocità maggiore. È facile da capire, perché un ghiaccio diventi liquido e poi vapore è necessario applicare calore. All'aumentare della temperatura, le molecole di H2O acquistano velocità e rompono le forze di coesione, cambiando lo stato della materia.