¿La teoría cinética de los gases significa que los gases se mezclan casi instantáneamente?

Question

Esta teoría me molesta desde mi primera clase de física sobre el tema. Si esto ( http://en.wikipedia.org/wiki/Kinetic_theory ) es cierto, me lleva a unas cuantas conclusiones extrañas.

Abrir la ventanilla trasera de una camioneta a 10 m/s no vacía el habitáculo de todo el aire. Esto significa que las moléculas de gas pueden alcanzarnos por detrás, por lo que podemos concluir que los gases se mueven mucho más rápido que 10 m/s a temperaturas normales.

Entonces, ¿no deberían mezclarse los gases casi instantáneamente? Por ejemplo, ¿el olor de un pedo no debería llegarnos más rápido que el de un coche en una autopista y desaparecer casi inmediatamente en un área tan grande que la concentración es demasiado baja para que la detecte nuestro olfato?

Answer 1

De hecho, la teoría cinética de los gases dice que las moléculas de un gas se mueven muy rápidamente (aunque algunas se mueven muy lentamente, y otras incluso más rápido).

Sin embargo, hay otro componente crucial en la teoría. La idea de Camino libre medio . Aquí, una molécula se mueve muy rápido pero no llega muy lejos antes de chocar con otra molécula. Por eso cosas como los olores viajan relativamente lento y por eso los gases no se "mezclan instantáneamente". Una molécula determinada puede moverse sólo 1e-6 metros antes de rebotar en otra molécula, y la dirección en la que rebota es aleatoria. Esto ralentiza el progreso de la mezcla.

Además, en tu ejemplo de abrir la ventanilla trasera de un camión, es importante observar los efectos macroscópicos del flujo, que la teoría cinética no explica realmente. La cabina del camión genera una estela con una zona de recirculación detrás. Esto significa que el aire que se encuentra inmediatamente detrás de la ventanilla está relativamente estancado, lo que también explica que el aire de la cabina no salga tan rápido como podría.