La distribución de velocidades en un gas.

Una de las características más sobresalientes de nuestro modelo cinético es concerniente a la forma en que hemos concebido con que velocidad, en magnitud y dirección, se mueven las moléculas  que forman el gas. No hay direcciones privilegiadas pero las velocidades; además, la magnitud de las velocidades puede variar desde cero hasta una velocidad máxima.

Hasta el momento se han encontrado 2 promedios: El de la velocidad y el del cuadrado de la velocidad.

¿Cómo distinguimos entre esos 2 promedios?

La velocidad “promedio” de cada partícula la calculamos en la misma forma que sacamos nuestro “promedio” de calificaciones en un periodo escolar: Sumamos todos los valores y dividimos entre el número total de ellas.

Los posibles valores de la velocidad están “repartidos” en las moléculas y si conocemos esta repartición podemos calcular, como la velocidad y el cuadrado de la misma.

Es muy difícil imaginar que entre todas las colisiones violentas que ocurren y el incesante bombardeo a que está sometida cada molécula, alguna de ellas puede estar en reposo.

Si ponemos en un gas, cualquiera que éste sea, encerrado en un recipiente, no se ve en qué  forma más o menos simple podemos introducir un selector de velocidades que nos vaya separando las moléculas por grupos de acuerdo a su velocidad que tengan. Sin contar que este lector interfiera con el movimiento de las moléculas y seguramente modificaría sus velocidades, lo cual no queremos que ocurra. Pero la naturaleza es generosa y nos ha proporcionado de todos los elementos necesarios para llevar a cabo esta medición.

Es bien sabido que algunos metales, al ser calentados a cierta temperatura emiten átomos que sus velocidades son arbitrarias. La emisión de estos átomos puede visualizarse como las ráfagas de una supermetralladora.

El problema es como seleccionamos balas distinguiéndolas por las velocidades. Este problema es relativamente fácil de resolver.

Nos fijamos en aquellas que puedan salir por una rendija colocada a cierta distancia del metal y que sirve de colimador. Este colimador permite el paso solamente de un grupo selecto de moléculas.

Para distinguir entre las partículas que pasan por el colimador, usamos una rueda dentada cuyas ranuras espaciadas a lo largo de la circunferencia. Si podemos hacerla girar. Cada ranura pasará por un punto fijo en el espacio a tiempos bien determinados. Si conocemos la distancia entre la rueda giratoria y la rendija podemos conocer el tiempo que le toma a un átomo de velocidad en viajar esta distancia; por lo tanto, para una velocidad dada podemos contar las partículas que pasan por los dientes de la rueda por medio de un detector.