Maquina de vapor al cero absoluto

Termómetros de gas
El termómetro de gas de volumen constante es muy exacto, y tiene un margen de aplicación extraordinario: desde -27 °C hasta 1477 °C. Pero es más complicado, por lo que se utiliza más bien como un instrumento normativo para la graduación de otros termómetros.
El termómetro de gas a volumen constante se compone de una ampolla con gas -helio, hidrógeno o nitrógeno, según la gamade temperaturas deseada- y un manómetro medidor de la presión. Se pone la ampolla del gas en el ambiente cuya temperatura hay que medir, y se ajusta entonces la columna de mercurio (manómetro) que está en conexión con la ampolla, para darle un volumen fijo al gas de la ampolla. La altura de la columna de mercurio indica la presión del gas. A partir de ella se puede calcular la temperatura.
 |
En un termómetro de gas de volumen constante el volumen del hidrógeno que hay en una ampolla metálica se mantiene constante levantando o bajando un depósito. La altura del mercurio del barómetro se ajusta entonces hasta que toca justo el indicador superior: la diferencia de los niveles (h) indica entonces la presión del gas y, a su través, su temperatura |
El termómetro de gas ideal Entretodos los posibles termómetros hay uno que tiene características especiales. Se trata del termómetro de gas. Se encuentra experimentalmente que todos los gases, a baja presión y lejos de la región de la línea de condensación, se comportan de la misma manera en lo que se refiere al efecto de la temperatura (siempre y cuando no tengan lugar reacciones químicas). Si se usa como propiedad termométrica elproducto pV de la presión por el volumen de una masa fija de gas, se encuentra que cuando se usan diferentes gases aparecen solamente diferencias muy pequeñas entre las temperaturas indicadas (en la práctica no se suele usar el producto pV: o se mantiene constante V y se usa p como propiedad termométrica, o viceversa). Por ejemplo, un termómetro de hidrógeno y uno de nitrógeno a (aproximadamente)1atm de presión, calibrados de la manera antes relatada, concuerdan entre sí dentro de un margen de 0,02 °C en todo el intervalo de 0 a 100 ˚C. Esto es ciertamente útil del punto de vista práctico, pero la verdadera importancia del termómetro de gas se debe a que se puede demostrar que las mediciones que con él se efectúan, cuando se las extrapola al límite de muy bajas presiones, dan unarealización experimental de la temperatura termodinámica absoluta definida en base a la Segunda Ley. La escala de temperatura de un gas ideal se puede definir por el límite (p-->0)del cociente (pV)/(pV)r =T/Tr , donde (pV) y (pV)r se refieren a la misma masa de gas a dos diferentes temperaturas, T y Tr , una de las cuales ha sido elegida arbitrariamente como punto fijo o punto de referencia. El primermiembro de la ecuación contiene variables que se pueden medir directamente y da un cociente numérico bien definido. Por lo tanto, si asignamos un número a qr, queda determinado el valor de la temperatura T. Luego todas las temperaturas de la escala quedan determinadas asignando un único número. Es conveniente desarrollar algo más las consecuencias de la ecuación anterior y obtener una ecuación deestado para un gas ideal. Se encuentra experimentalmente que, a temperatura constante, el producto ( pV) es (en el límite p-->0) proporcional a la masa m del gas. Podemos entonces definir una constante K como: K= límite (p-->0) (pV)r /mTr , y en dicho límite podemos escribir : pV= mT. Aquí, si expresamos m en unidades de masa (por ej. gramos), K tiene un valor diferente para cada gas. Podemosconseguir que la constante que figura en la la ecuación anterior sea la misma para todos los gases (esto es, sea una constante universal) definiendo una nueva unidad de masa llamada el mol. Por definición, 1 mol de un gas es aquella masa del gas que tiene el mismo valor de (pV) que el que tienen 32000 g de oxígeno ordinario, a la misma temperatura y para p-->0. La ecuación de estado de un gas ideal se...