Uno de los procesos más interesantes del desarrollo científico que se produjo desde principios del siglo XIX en adelante es el que permitió establecer una conexión entre el mundo medible o macroscópico y el mundo invisible o microscópico.
El primer paso hacia este proceso que culmina de forma magistral la disciplina conocida como Física Estadística que conecta la Mecánica Cuántica con la Termodinámica consiste en conectar una magnitud medible y familiar a nuestra escala de vida como es la presión con otra que pertenece al mundo atómica invisible como es la energía cinética media de la partículas de un gas.
Si consideramos un gas monoatómico (constituído por un único tipo de partículas) contenido en un recipiente cerrado podemos fácilmente concebir la presión como la suma de la fuerza ejercida por cada una de las partículas que lo componen contra cada una de las paredes del mismo por unidad de area. Pensar que el recipiente está constituído por caras no es más que una simplificación para hacer más fácil de entender el razonamiento pero el resultado sería el mismo para cualquier tipo de superficies que encerrada el gas, sólo que las herramientas matemáticas que necesitaríamos para llegar a dónde queremos llegar harían todo bastante más tedioso y nos alejaría de una comprensión más directa e intuitiva del hecho.
En la expresión que se obtiene a partir de la definición anterior es muy conveniente sustituir la suma sobre las velocidades al cuadrado de todas las partículas por una velocidad media común al cuadrado que multiplica a todas las partículas (N).
A partir de aquí, la expresión que se obtiene se puede generalizar un poco más asumiendo una conjetura más que razonable: y es que en el desorden molecular que impera en una muestra de tan sumamente elevada cantidad de partículas, podemos considerar que ninguna de ellas tiene una dirección privilegiada. La consecuencia de ello es que, dado que existen tres direcciones de desplazamiento en el espacio, la velocidad cuadrática media en cualquiera de ellas será igual y, por lo tanto, igual a la tercera parte del módulo de la velocidad cuadrática.
Un pequeño ajuste nos permite hallar la expresión final que da cuenta de la relación entre la presión que ejerce un gas sobre las paredes del recipiente que lo encierra y la energía cinética media de las partículas que lo constituyen, de forma que tal presión:
- es proporcional al número de partículas.
- es inversamente proporcional al volumen que las contiene.
- aumenta directamente con la energía cinética media de tales partículas.
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