Cinetica de fluidos

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CINETICA DE FLUIDOS

INTRODUCCION:

La teoría Cinética es un área de la física que pretende el estudio de los sistemas partiendo de las características mecánicas de sus innumerables componentes, y aprovechando los resultados de la teoría de las probabilidades y de la estadística.
Ejemplo: H2(g) + ½ O2(g) ↔ H2O (l)

La descripción de esta ecuación o reacción química por si sólorepresenta una ecuación balanceada, pero es bastante incompleta.

¿Qué se necesita para considerarlo estable a esta reacción?

Es necesario conocer las propiedades termodinámicas y en particular una propiedad llamada cambio de energía libre de Gibbs (ΔG0), y permitirá determinar si la reacción o proceso ocurrirá espontáneamente (ΔG0 = -56.60 Kcal) cuya dirección es →.
Si la reacción no es espontánea,entonces la reacción ocurrirá en el sentido contrario ←, donde su ΔG0 = +56.60 Kcal.

¿En que tiempo se tendría que esperar para que ocurra esta reacción?

La termodinámica no da respuesta, dado que si se mezcla hidrogeno y oxigeno gaseoso en estas condiciones (25ºC y 1 atm) se tendría que esperar un tiempo realmente largo para que se produzca (una vida entera no será suficiente).
Larespuesta seria, que se ocasione una chispa eléctrica en el seno de la mezcla, se produce la reacción con violencia explosiva, por lo tanto ni la ecuación balanceada ni sus propiedades termodinámicas no nos proporcionan un pronostico o una explicación de estos fenómenos, para obtener estas respuestas se hace uso del campo de la cinética química (tiempo que tarda para que ocurra esta reacción).

Laidea fundamental que sustenta todo mecanismo de reacción se deduce de los postulados de la teoría cinética, donde las moléculas se hallan en movimiento constante y desordenado por lo que sufren colisiones con frecuencia. Por lo tanto debemos saber quienes de los estados de la materia sufren colisiones?

Estados de la materia

Sólido:

Manteniendo constante la presión, a baja temperatura, loscuerpos se presentan en forma sólida y precisa, los átomos se encuentran entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas, lo que confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son, por tanto, agregados generalmente como duros y resistentes.

En el sólido hay destacar que las Fuerzas de atracción son mayores que las fuerzas de repulsión y que la presenciade pequeños espacios intermoleculares caracteriza a los sólidos dando paso a la intervención de las fuerzas de enlace que ubican a las celdillas en una forma geométrica. El estadio sólido presenta las siguientes características

• Forma y volumen definidos
• Cohesión (atracción)
• Vibración
• Tienen forma definida o rígida
• No pueden comprimirse
• Resistentes a fragmentarse
• Poseenvolumen definido
• No fluyen (escasa fluidez)
• Algunos de ellos se subliman (yodo)
• Volumen tenso

Liquido:

Si se incremente la Tº el sólido va “descomponiéndose” hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado liquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aun existe cierta unión entrelos átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos. El estado liquido presenta las siguientes características:

• Cohesión menor (regular)
• Movimiento energía cinética.
• No poseen forma definida.
• Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.
• En el frío se comprime, excepto el agua.
• Posee fluidez a través de pequeños orificios.
• Puedepresentar difusión.
• No tienen forma fija pero si volumen. la variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.

Gaseoso:
Incrementando aun mas la Tº se alcanza el estado gaseoso. Los átomos o moléculas del gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenido. El...
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