Propiedades termicas delamateria

PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA MATERIA

La cocina es un lugar excelente para estudiar la forma en que las propiedades dependen de la temperatura. Cuando hervimos agua en una tetera, el aumento de temperatura produce vapor que sale silvando a alta presion. Si olvidamos perforar una papa antes de hornearla, el vapor a alta presion que se produce en su interior puede hacer que reviente. El vapor deagua del aire puede condensarce en goticas de liquido en las paredes de un vaso con agua helada; y si acabamos de sacar el vaso del congelador, se formara escarcha en las paredes al solidificarce el vapor.
Todos estos ejemplos muestran las interrelaciones de las propiedades a gran escala, o macroscopicas, de una sustancia, como: presion, volumen, temperartura y masa de la sustancia. Sin embargo,tambien podemos describir una sustancia desde una perspectiva microscopica. Esto implica investigar cantidades a pequeñas escalas, como las: masas, energia cinetica y cantidades de movimiento de las moleculas individuales de una sustancia.

* Ecuaciones de estado:
Las ecuaciones de estado son útiles para describir las propiedades de los fluidos, mezclas, sólidos o incluso del interior de lasestrellas. Cada substancia o sistema hidrostático tiene una ecuación de estado característica dependiente de los niveles de energía moleculares y sus energías relativas, tal como se deduce de la mecánica estadística.
Las condiciones en que existe un material dado se describe con cantidades fisicas como: presion, volumen, temperatura y cantidad de sustancia. Por ejemplo, un tanque de oxigeno parasoldar tiene un manometro y una etiqueta que indica su volumen. Podriamos agregar un termometro y pesar el tanque para determinar su masa. Estas variabeles describen el material y se llaman variables de estado.
He aquí una ecuacion de estado sencilla para un material solido. El coeficiente termico de expansión de volumen β es el cambio de fraccionario de volumen ΔV/V0 por cambio unitario detemperatura, y la compresibilidad K es el negativo del cambio fraccionario de volumen ΔV/V0 por cambio unitarui de presion. Si cierta cantidad de material tiene un volumen V0 cuando la presion es p0 y la temperatura es T0, el volumen V a una presion P y temperatura T ligeramente distintas es aproximadamente.
V= V0 [1+β ( T-T0) – K (p – p0)]

* Ecuación del gas ideal
Es la ecuación de estado delgas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos. Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura. La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y lacantidad (en moles) de un gas ideal es:

Donde:
* = Presión
* = Volumen
* = Moles de Gas.
* = Constante universal de los gases ideales .
* = Temperatura absoluta

* Ecuacion de van der Waals

La ecuación de Van der Waals es una ecuación que generaliza la ecuación de los gases ideales, haciendo entrar en consideración tanto el volumen finito de las moléculas de gas comootros efectos que afectan al término de presiones. Tiene la forma:

La ecuacion del gas ideal, puede obtenerse de un modelo molecular sencillo que desprecia los volumenes de las moleculas mismas de las fuerzas de atraccion entre ellas. La ecuacion fue desarrollada en el siglo 19 por el fisico holandes J. D. van der Waals.

* Graficas PV
Podriamos representar la relacion p-V-T graficamente comoun superficie en un espacio tridimencional son coordenadas: p, V y T. esta representacion a veces ayuda a entender el comportamiento global de una sustancia, pero las graficas bidimencionales ordinarias suelen ser mas utiles. Una de las mas utiles es un juego de curvas de presion en funcion del volumen, cada una para una temperatura constante dada.semejante grafica se llama grafica pV, cada...