Gases

 
|
|guia cinetica gases
Conceptos previos:
|
Un termómetro mide la temperatura. Dos cuerpos en equilibrio térmico deben tener la misma temperatura Un material conductor entre dos cuerpos permite una interacción que conduce al equilibrio térmico; un material aislante evita o impide esta interacción.
*las escalas de temperatura Celsius y Fahrenheit se basan en la temperatura decongelación (0ºC=32ºF) y de ebullición (100ºC=212ºF) del agua, y están relacionadas por:
TF=95TC+32º
TC=59(TF-32º)
*La escala kelvin tiene su 0 en la temperatura extrapolada de presión 0 para un termómetro de gas de volumen constante, que es -273,15ºC. Así 0ªK=-273,15ºC, y
TK=TC+273,15

En la escala de un termómetro de gas, el cociente de dos temperaturas es igual por definición al cociente delas dos presiones correspondientes:
T2T1=P2P1
La temperatura del punto triple del agua (0,01ºC) se define como 273,16ºK.Es una combinación única de temperatura y presión en la que pueden coexistir agua sólida, líquida y gaseosa
*Ante un cambio de temperatura ∆T, toda dimensión lineal L0 de un cuerpo sólido cambia en una cantidad lineal ∆L,dada aproximadamente por:
∆L=L0α∆T , donde α es elcoeficiente de expansión lineal, ante un cambio de temperatura ∆T, el cambio ∆Ven el volumen V0 de cualquier material liquido o solido esta dado aproximadamente por ∆V=V03α∆T
*si un material se enfría sujetándolo de modo que no pueda contraerse, el esfuerzo de tensión F/A esta dado por:
FA=-γα∆T
*El calor es energía en tránsito de un cuerpo a otro a causa de una diferencia de temperatura. Lacantidad de calor Q necesaria para elevar la temperatura de una masa m de material en una cantidad pequeña ∆T es:
Q=mc∆T,
Donde c, es la capacidad calorífica del material. Si la cantidad de material esta dada por el número de moles n, la relación correspondiente es:
Q=nC∆T,
Donde C=Mc es la capacidad calorífica molar (M es la masa molecular). El numero de moles n y la masa m del materialestán relacionados por m=nM.
*La capacidad calorífica de muchos elementos sólidos son aproximadamente 25JmolK ; esta es la regla de Dulong y Petit.
*Para que una masa m de material cambie de fase a la misma temperatura (como de liquido a vapor o de liquido a solido) , hay que agregarle o quitarle una cantidad de calor Q dada por:
Q=±mL,
Donde L es el calor latente de fusión, vaporización osublimación.
*Si se agrega calor a un cuerpo, Q es positivo; si se quita calor, Q es negativo. El principio básico de la calorimetría es la conservación de la energía. En un sistema aislado cuyas partes interaccionan intercambiando calor, la suma algebraica de los Q para todas las partes del sistema debe ser cero.
*Los mecanismos de transferencia de calor son conducción, convección y radiación.Conducción es la transferencia de energía del movimiento molecular dentro de un material sin movimiento de volúmenes del material.
La convección implica un movimiento de masa de una región a otra, y
La radiación es la transferencia de energía por radiación electromagnética.
*La corriente de calor H en conducción depende del área A por la que fluye el calor, la longitud L del camino del calor, ladiferencia de temperatura ((TH-TC) y la conductividad térmica K del material:
H=dQdt=KATH-TCL

Una caja de espuma de poliuretano para mantener frías las bebidas tiene un área de pared total de (incluida la tapa) de 0,80m2 y un espesor de pared de 2,0 cm y esta llena con hielo, agua y latas de coca cola a 0ºC. Calcule la razón de flujo de calor hacia el interior si la temperatura exterior esde 30ºC.¿Cuanto hielo se derrite en un día?
Solución suponemos que el flujo total de calor es el que habría a través de una plancha plana de 0,80m2 de área y 2cm=0,02 m de espesor. Como la conductividad térmica del poliuretano es 0.01 W/mK, entonces:
H= KATH-TCL=0,01×0,8030-00,02=12W=12J/s
El flujo de calor en un día (86400s) es Q=Ht=(12J/s )(86400s)=1,04MJ
Como el calor de fusión del hielo...