Las Propiedades De Un Gas En Equilibrio

Índice General

• Introducción y objetivo 3

• Teoría cinética de la materia 4

• Modelo cinético de un gas 5

• Propiedades de los gases en particular

Las propiedades de un gas en equilibrio 6-10

Propiedades de la materia en general

• Fenómeno fuera de equilibrio 11

• Viscosidad 12-13

• Conducción decalor 14

• Procesos irreversibles 15-18

• La entropía como una medida del “desorden molecular” 18

• Teoría cinética moderna 19-21

• Teoría cinética de la materia en México. Perspectivas. 21-22

• Ejemplos y ejercicios 23-26

• Conclusiones

Comentarios 27

Bibliografía


Introducción

Estudiaremos fenómenos que ocurrenen nuestro entorno y vida cotidiana, empecemos por el acto más común en las mañanas, cuando llenamos una olla con agua para hacer una taza de café. Esa porción de agua que ponemos en la olla, si la dejamos reposar un rato antes de hervirla, nos dará la sensación de un líquido en reposo, inanimado. Inconscientemente tomamos esa olla, encendemos la estufa y de nuevo, al cabo de unos minutosregresamos para contemplar un fenómeno completamente distinto. Si somos curiosos, el fenómeno empieza cuando se empieza a observar un vapor blanco surgir de la superficie del líquido, al que todos conocemos como vapor de agua, seguido por la formación de unas burbujas que surgen de las paredes y del fondo de la olla para “brotar” a la superficie. Unos segundos después el agua comienza a agitarseviolentamente, aparecen burbujas chicas y grandes, el agua se agita, en este momento decimos que el agua hierve. Si apagamos la lumbre, vertemos el café y esperamos otros minutos, recobramos un cuadro muy similar al original: un líquido en reposo, pero ahora de color café oscuro, el cual, excepto por el cambio en su color, los residuos sólidos del café y quizá alguna espuma en la superficie, aparece taninanimado como el agua que empleamos para hacerlo, antes de hervirla.

Objetivo

Explicar aquellos fenómenos que ocurren a diario y no nos percatamos, ¿Qué es lo que los provoca?

De acuerdo con el ejemplo anterior podríamos preguntarnos.

¿Qué ha sucedido en todo este proceso?

Estos cambios, así como las propiedades mismas de la materia en sus tres fases, deben estar relacionados con elcomportamiento de los átomos o las moléculas que lo forman.

¿Es posible establecer una relación entre todas estas facetas? Sorprendentemente la respuesta es sí y la rama de la física que se encarga de decirnos como y por qué, se conoce como la teoría cinética de la matera, la cual fue escrita por el matemático suizo Daniel Bernoulli.







Teoría cinética de la materia

Uno de losprimeros hechos que aprendemos en la escuela es que si tomamos dos o más gases, cualquiera de éstos sean y los confinamos en otros tantos recipientes, todos ellos de igual volumen y los mantenemos en iguales condiciones de temperatura y presión, el número de moléculas en todos esos gases es el mismo. Esta es la famosa hipótesis de Avogadro. También infirió que cada molécula de oxígeno no tiene másque dos átomos de elemento, Por ejemplo:

En la formación del vapor de agua a partir de sus elementos constitutivos.

Dos volúmenes de hidrógeno reaccionan con un volumen de oxígeno para dar dos volúmenes de agua.

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Figura 3. La formación del vapor de agua a partir de sus elementos constitutivos. Dos volúmenes de hidrógeno reaccionan con un volumen de oxígeno para dar dos volúmenesde agua.



Las ingeniosas hipótesis de Avogadro, producto de su imaginación, fueron suficientes para concluir que el volumen ocupado por un gas a presión y temperaturas dadas solo depende del número de moléculas presentes en el gas.

Si bajo las mismas condiciones de temperatura y presión, volúmenes iguales de todos los gases contienen el mismo número de moléculas, entonces se puede...