Para explicar el comportamiento de la materia y las características de los gases, los científicos propusieron, durante el siglo XIX, la denominada "teoría cinética de los gases". Su ampliación a líquidos y sólidos dio lugar al modelo cinético-molecular de la materia.

Este modelo se basa en dos postulados fundamentales.

La materia es discontinua, es decir, está formada por un gran nº de partículas separadas entre sí.

Estas partículas materiales se encuentran en constante movimiento debido a dos clases de fuerzas: de cohesión y de repulsión

• Las fuerzas de cohesión tienden a mantener las partículas materiales unidas entre sí.

• Las fuerzas de repulsión tienden a dispersar las partículas y a alejarlas unas de otras

Según que predominen unas u otras fuerzas, la materia se presenta en estado sólido, líquido o gaseoso.

Estado sólido	Estado líquido	Estado gaseoso
Predominan las fuerzas de cohesión sobre las de repulsión. Las partículas sólo pueden vibrar alrededor de su posición de equilibrio.	Las fuerzas de cohesión y de repulsión son del mismo orden. Las partículas pueden desplazarse con cierta libertad pero sin alejarse unas de otras. Por esa razón los líquidos tienen volumen constante y se adaptan a la forma del recipiente.	Predominan las fuerzas de repulsión sobre las de cohesión. Las partículas se mueven con total libertad y están muy alejadas unas de otras. Por eso los gases tienen forma variable y tienden a ocupar todo el volumen disponible.

 
 

Para comprenderlo bien, sigamos con la analogía de la habitación con personas (Figura 2b).

Si los individuos de la Figura 2b comienzan a ir más deprisa (aumenta la velocidad v), las colisiones serán más probables y el ambiente se hace más tenso – mayor presión – y más cargado – mayor temperatura.



La ecuación (6) sirve también para explicar las diferencias entre los estados físicos de las sustancias (Figura 3). Si partimos de una sustancia gaseosa (Figura 3a) y comenzamos a enfriarla, la temperatura bajará hasta que se convierta en estado líquido. El estado líquido es, por tanto, mucho más cohesionado que el gaseoso, ya que las partículas se mueven con mucha menos velocidad y están más próximas entre sí, tal y como podemos observar en la Figura 3b.

No obstante, en el estado líquido las moléculas siguen moviéndose. Si continuamos enfriando, en virtud de la ecuación (6), la velocidad de las moléculas seguirá disminuyendo y las partículas acabarán ocupando posiciones más o menos fijas y vibrando en torno a ellas. Tan sólo en el cero absoluto ( – 273,15 ºC ) las moléculas dejarían de moverse por completo.



Figura 3. Los tres estados físicos de la materia más habituales según la teoría cinética

La teoría cinética trata de dar una explicación a estos hechos, resumidos en la ecuación (2). Así, explica que los gases ocupan todo el volumen al estar constituidos por moléculas libres que se mueven por todo el espacio disponible. Además, al existir una gran distancia entre las moléculas de un gas, es relativamente sencillo comprimirlo. También es capaz de explicar el punto 5, argumentando que cuando el espacio disponible para las moléculas es muy grande, las colisiones con las paredes son poco frecuentes y, por tanto, la presión es baja; si se disminuye el volumen, también lo hace el espacio disponible para el movimiento molecular y las colisiones se hacen más frecuentes.
Maxwell y Boltzmann no sólo lograron una descripción cualitativa de las propiedades de los gases, sino que, a partir del movimiento de las moléculas y de las leyes de Newton, además dedujeron (5) la ecuación:



Siendo m la masa de cada una de las moléculas y v su velocidad media (6). Comparando esta última ecuación con la (2) es sencillo entender que..



Podemos eliminar el número de moléculas, N, ya que se encuentra a izquierda y derecha de la ecuación:



Y despejando la velocidad v de la anterior expresión se obtiene:



Esta última ecuación es muy interesante porque relaciona una propiedad microscópica – la velocidad media de las partículas del gas – con otra macroscópica, la temperatura.
Según esta relación, cuanto mayor es la temperatura, mayor es la velocidad de las partículas, lo que explicaría los puntos 3 y 4 del comportamiento de los gases. Si se aumenta la temperatura, también lo hace la velocidad media de las partículas con lo que, para mantener constante la presión, es necesario que aumente el volumen del gas. Por el otro lado, aumentar la temperatura manteniendo constante el volumen, supone una mayor velocidad media de las moléculas, lo que se traduce en más colisiones y, por tanto, en mayor presión.