Cuando se coloca una superficie dentro de un gas, este ejerce una fuerza sobre ella.

¿Cómo se explica la aparición de esta fuerza? ¿Cuál es su origen?

Explicación macroscópica

Desde un punto de vista macroscópico, la fuerza que ejerce un gas sobre una superficie se explica mediante una propiedad del gas denominada presión, p.

La fuerza ejercida por el gas actúa perpendicularmente a la superficie y está dirigida hacia ella.

Cuando la presión es uniforme, el módulo de la fuerza que el gas ejerce sobre una cara de la superficie viene dado por:

donde p es la presión del gas y S es el valor de la superficie.

Observación

La presión es una propiedad macroscópica del gas y existe independientemente de que introduzcamos o no una superficie material en él. Al colocar una superficie en el gas, este ejerce sobre ella una fuerza que podemos calcular a partir de la presión.

Explicación microscópica

Los gases están formados por moléculas que se encuentran en constante movimiento en distintas direcciones. Al moverse, las moléculas chocan contra la superficie.

Durante cada colisión, la cantidad de movimiento de la molécula cambia debido a la fuerza que ejerce la superficie sobre ella. Simultáneamente, la molécula ejerce una fuerza sobre la superficie, de igual módulo y sentido contrario.

La superficie recibe un gran número de impactos moleculares. La fuerza que observamos a escala macroscópica corresponde a la fuerza media ejercida por las moléculas durante un intervalo de tiempo.

Por tanto, a escala microscópica podemos explicar el origen de la fuerza sin recurrir al concepto de presión. La presión es la magnitud macroscópica que permite expresar esta fuerza media por unidad de superficie.