Q16.12 No modelo da teoria cinética molecular de um gás ideal, a pressão do gás é produzida pelas colisōes moleculares com as paredes de recipiente, pelas colisões entre as moléculas ou por ambas as colisões? Como a teoria cinética modela as colisões entre as moléculas?

Passo 1

Estamos na teoria cinética molecular de um gás ideal, que trata as moléculas como partículas puntuais em movimento aleatório. A pergunta é dupla:
  1. A pressão do gás vem das colisões moleculares com as paredes do recipiente, das colisões entre moléculas ou de ambas?
  2. Como a teoria cinética modela as colisões entre as moléculas?

Passo 2

Para entender de onde sai a pressão, lembramos que pressão é força por unidade de área:
P = FA
Na teoria cinética, cada vez que uma molécula bate na parede, ela troca momento linear com ela. Se uma molécula de massa m e componente de velocidade perpendicular à parede vx chega e volta com -vx, a variação de momento é
De<a p = m(-vx) - m(vx) = -2m,vx
Somando esse impulso sobre todas as moléculas por segundo e dividindo pela área, obtemos a pressão. As colisões entre moléculas são forças internas ao volume do gás e, por conservação de momento total, não geram força líquida sobre as paredes. Logo, a pressão é produzida apenas pelas colisões com as paredes.

Passo 3

No interior do gás, as moléculas também se chocam umas nas outras e isso mantém a distribuição de velocidades isotrópica e em equilíbrio térmico. A teoria cinética as modela assim:
– São choques binários (duas moléculas por vez),
Perfeitamente elásticos, isto é, conservam energia cinética e momento linear,
Instantâneos e sem duração finita,
– Não há forças de longo alcance ou energia potencial — a única interação ocorre no instante do choque, como se fossem esferas rígidas que “tocam” e se separam.

Resposta

A pressão surge exclusivamente das colisões das moléculas com as paredes do recipiente; as colisões intermoleculares são internas e não contribuem à pressão sobre as paredes. Essas colisões entre moléculas são tratadas como choques perfeitamente elásticos, binários e instantâneos, que conservam momento linear e energia cinética.

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