La teoría molecular cinética, también conocida como teoría cinética de los gases, es un modelo poderoso que busca explicar las características mensurables del gas en términos de los movimientos a pequeña escala de las partículas de gas. La teoría cinética explica las propiedades de los gases en términos del movimiento de sus partículas. La teoría cinética se basa en una serie de suposiciones y por eso es un modelo aproximado.

Suposiciones de la teoría cinética.

Los gases en el modelo cinético se consideran "perfectos". Los gases perfectos se componen de moléculas que se mueven completamente al azar y nunca dejan de moverse. Todas las colisiones de partículas de gas son completamente elásticas, lo que significa que no se pierde energía. (Si este no fuera el caso, las moléculas de gas eventualmente se quedarán sin energía y se acumularán en el piso de su contenedor). La siguiente suposición es que el tamaño de las moléculas es insignificante, lo que significa que esencialmente tienen un diámetro cero. Esto es casi cierto para gases monoatómicos muy pequeños como el helio, el neón o el argón. La suposición final es que las moléculas de gas no interactúan, excepto cuando colisionan. La teoría cinética no considera ninguna fuerza electrostática entre las moléculas.

Explicación de las propiedades de los gases mediante la teoría cinética.

Un gas tiene tres propiedades intrínsecas, presión, temperatura y volumen. Estas tres propiedades están vinculadas entre sí y pueden explicarse utilizando la teoría cinética. La presión es causada por partículas que golpean la pared del contenedor de gas. Un contenedor no rígido como un globo se expandirá hasta que la presión del gas dentro del globo sea igual a la del exterior del globo. Cuando un gas es de baja presión, el número de colisiones es menor que a alta presión. El aumento de la temperatura de un gas en un volumen fijo también aumenta su presión ya que el calor hace que las partículas se muevan más rápidamente. Del mismo modo, expandir el volumen en el que un gas puede moverse reduce tanto su presión como su temperatura.

La Ley del Gas Perfecto.

Robert Boyle fue uno de los primeros en descubrir los vínculos entre las propiedades de los gases. La ley de Boyle establece que a una temperatura constante, la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen. La ley de Charles, después de que Jacques Charles considera la temperatura, encuentra que para una presión fija, el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura. Estas ecuaciones se combinaron para formar la ecuación de estado de gas perfecta para una mol de gas, pV = RT, donde p es presión, V es volumen, T es temperatura y R es la constante de gas universal.

Desviaciones de Perfect Gas Behavior.

La ley de gas perfecta funciona bien para bajas presiones. A altas presiones o bajas temperaturas, las moléculas de gas se acercan lo suficiente para interactuar; son estas interacciones las que hacen que los gases se condensen en líquidos y sin ellos toda la materia sería gaseosa. Estas interacciones interactivas se llaman fuerzas de Van der Waals. En consecuencia, la ecuación de gas perfecta se puede modificar para incluir un componente para describir las fuerzas intermoleculares. Esta ecuación más complicada se llama ecuación de estado de Van der Waals.