GASES

Se denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composición son moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene, con respecto a los gases, las fuerzas gravitatorias y de atracción entre partículas, resultan insignificantes.

Existen diversas leyes que relacionan la presión, el volumen y la temperatura de un gas.

Finalmente un gas es entonces. 

Una sustancia que cumple con las condiciones siguientes:

Ocupa el volumen del recipiente que lo contiene

Está formado por un gran número de moléculas

Estas moléculas se mueven individualmente al azar en todas direcciones

La interacción entre las moléculas se reduce solo a su choque.

LEY DE AVOGADRO

Es aquella en el que las variables son presión y temperatura, siendo el Volumen directamente proporcional al Número de moles (n).


LEY DE CHARLES

A una presión dada, el volumen ocupado por un gas es directamente proporcional a su temperatura.


LEY DE GAY-LUSSAC

La presión del gas, que se mantiene a volumen constante, es directamente proporcional a la temperatura:

Es por esto que para poder envasar gas, como gas licuado, primero se ha de enfriar el volumen de gas deseado, hasta una temperatura característica de cada gas, a fin de poder someterlo a la presión requerida para licuarlo sin que se sobrecaliente, y, eventualmente, explote.

Para entender mejor el comportamiento de un gas, siempre se realizan estudios con respecto al gas ideal, aunque este en realidad nunca existe y las propiedades de este son:

§  Un gas está constituido por moléculas de igual tamaño y masa, pero una mezcla de gases diferentes.

§  Se le supone con un número pequeño de moléculas; así su densidad es baja y su atracción molecular es nula.

§  El volumen que ocupa el gas es mínimo, en comparación con el volumen total del recipiente.

§  Las moléculas de un gas contenidas en un recipiente, se encuentran en constante movimiento, por lo que chocan, ya entre sí o contra las paredes del recipiente que las contiene.

Para explicar el comportamiento de los gases, las nuevas teorías utilizan tanto la estadística como la teoría cuántica, además de experimentar con gases de diferentes propiedades o propiedades límite, como el UF que es el gas más pesado conocido.

Un gas no tiene forma ni volumen fijo; se caracteriza por la casi nula cohesión y la gran energía cinética de sus moléculas.

 Proceso termodinámico

En física, se denomina proceso termodinámico a la evolución de determinadas magnitudes (opropiedades)propiamente termodinámicas relativas a un determinado sistema físico.

Desde el punto de vista de la termodinámica, estas transformaciones deben transcurrir desde un estado de equilibrio inicial a otro final; es decir, que las magnitudes que sufren una variación al pasar de un estado a otro deben estar perfectamente definidas en dichos estados inicial y final. De esta forma los procesos termodinámicos pueden ser interpretados como el resultado de la interacción de un sistema con otro tras ser eliminada alguna ligadura entre ellos, de forma que finalmente los sistemas se encuentren en equilibrio (mecánico, térmico y/o material) entre sí.

De una manera menos abstracta, un proceso termodinámico puede ser visto como los cambios de un sistema, desde unas condiciones iniciales hasta otras condiciones finales, debidos a la desestabilización del sistema.

el primer principio de la Termodinámica dice que cuando a un sistema le comunicas calor (o el sistema cede calor), éste se transforma en aumentar su energía interna y en producir un trabajo exterior.
La expresión matemática sería : q = U + pdV, siendo q cantidad de calor, U la energia interna y pdv el trabajo producido o absorbido, (p = presión exterior, y dV el incremento de volumen del sistema que se ha producido en contra de la presión: pdV=trabajo.

 Un ejemplo muy sencillo: que se tiene un volumen de agua a 10ºC y se calienta hasta 100ºC. ¿Qué ha ocurrido? en primer lugar se ha aumentando la energía interna del agua, en forma de las calorias que el agua ha adquirido al pasar de 10ºC hasta 100ºC, es decir su energía calórica ha aumentado en forma de calorias latentes que ahora tiene el agua a 100ºC, que se puede expresar en este caso como U= CpdT, es decir el calor especifico del agua a presión constante por el incremento de temperatura. Que más ocurrió ?  el agua se ha transformado en vapor que se ha expandido contra la presión atmosférica un volumen V y por lo tanto se ha producido un trabajo.

PROCESO ISOTÉRMICO

Proceso isotérmico es el cambio de temperatura reversible en un sistema termodinámico, siendo dicho cambio de temperatura constante en todo el sistema. La compresión o expansión de un gas ideal en contacto permanente con un termostato es un ejemplo de proceso isotermo, y puede llevarse a cabo colocando el gas en contacto térmico con otro sistema de capacidad calorífica muy grande y a la misma temperatura que el gas; este otro sistema se conoce como foco caliente. De esta manera, el calor se transfiere muy lentamente, permitiendo que el gas se expanda realizando trabajo. Como la energía interna de un gas ideal sólo depende de la temperatura y ésta permanece constante en la expansión isoterma, el calor tomado del foco es igual al trabajo realizado por el gas: Q = W. Una curva isoterma es una línea que sobre un diagrama representa los valores sucesivos de las diversas variables de un sistema en un proceso isotermo. Las isotermas de un gas ideal en un diagrama P-V, llamado diagrama de Clapeyron, son hipérbolas equiláteras, cuya ecuación es P•V = constante.

Proceso isotérmico: Comprime el gas lentamente, controlando que en todos los casos la temperatura permanezca lo más constante posible. · Grafique los valores de P versus V y (P.V) versus V. · Compare sus resultados con los que predice la ley de Boyle.

PROCESO ISOTÉRMICO: En este proceso la temperatura permanece constante. Como la energía interna de una gas ideal sólo es función de la temperatura, en un proceso isotérmico de un gas ideal la variación de la energía interna es cero (∆U= 0) La curva hiperbólica se conoce como isotérmica. TRABAJO ISOTÉRMICO: El problema pide que se determine el trabajo de un proceso cuasiestático isotermo en el que se dobla la presión
Para un gas ideal en un proceso isotérmico se cumple que: ∆U(T) = ∆H(T)=0 el calor y el trabajo (que son iguales) se pueden calcular: Q = W = n·R·T·Ln (V₂/V₁) = P₁V₁·Ln (P₁/P₂)

Un proceso isotérmico es aquel que se produce a temperatura constante. Por ejemplo la fusión del hielo es un proceso isotermo porque se produce a una temperatura constante de 0ºC.

PROCESO ISOBÁRICO

Es un proceso a presión constante; en consecuencia: se tendrá

Si la presión no cambia durante un proceso, se dice que éste es isobárico. Un ejemplo de un proceso isobárico es la ebullición del agua en un recipiente abierto. Como el contenedor está abierto, el proceso se efectúa a presión atmosférica constante. En el punto de ebullición, la temperatura del agua no aumenta con la adición de calor, en lugar de esto, hay un cambio de fase de agua a vapor.

DIAGRAMA DE PROCESO ISOBARICO

Grafica Volumen vs Presión, en el proceso isobárico la presión es constante. El trabajo (W) es la integral de la presión respecto al volumen.

Proceso isobárico : Es el que se produce a presión constante. Por ejemplo el proceso de calentamiento del agua del ejemplo anterior es un proceso a presión constante, la presión atmosférica en ese caso.

 PROCESO ISOCORICO

Un proceso isocórico, también llamado proceso isométrico o isovolumétrico es un proceso termodinámico en el cual el volumen permanece constante; ΔV = 0. Esto implica que el proceso no realiza trabajo presión-volumen, ya que éste se define como:
ΔW = PΔV,
donde P es la presión (el trabajo es positivo, ya que es ejercido por el sistema).
Aplicando la primera ley de la termodinámica, podemos deducir que Q, el cambio de la energía interna del sistema es:

Q = ΔU

para un proceso isocórico: es decir, todo el calor que transfiramos al sistema quedará a su energía interna, U. Si la cantidad de gas permanece constante, entonces el incremento de energía será proporcional al incremento de temperatura, Q = nCVΔT donde CV es el calor específico molar a volumen constante.

En un diagrama P-V, un proceso isocórico aparece como una línea vertical. Desde el punto de vista de la termodinámica, estas transformaciones deben transcurrir desde un estado de equilibrio inicial a otro final; es decir, que las magnitudes que sufren una variación al pasar de un estado a otro deben estar perfectamente definidas en dichos estados inicial y final. De esta forma los procesos termodinámicos pueden ser interpretados como el resultado de la interacción de un sistema con otro tras ser eliminada alguna ligadura entre ellos, de forma que finalmente los sistemas se encuentren en equilibrio (mecánico, térmico y/o material) entre si.
De una manera menos abstracta, un proceso termodinámico puede ser visto como los cambios de un sistema, desde unas condiciones iniciales hasta otras condiciones finales, debidos a la desestabilización del sistema.

PROCESO ADIABATICO

Durante un proceso adiabático para un gas perfecto, la transferencia de calor hacia el sistema o proveniente de él es cero. El cambio de presión con respecto al volumen obedece la ley
Es cuando un sistema no gana ni pierde calor, es decir, Q = 0. Este proceso puede realizarse rodeando el sistema de material aislante o efectuándolo muy rápidamente, para que no haya intercambio de calor con el exterior.

El trabajo realizado sobre el sistema (-W es positivo) se convierte en energía interna, o, inversamente, si el sistema realiza trabajo (-W es negativo), la energía interna disminuye.

En general, un aumento de energía interna se acompaña de uno de temperatura, y una disminución de energía interna se asocia de una de temperatura.

Proceso adiabático, en termodinámica, cualquier proceso físico en el que magnitudes como la presión o el volumen se modifican sin una transferencia significativa de energía calorífica hacia el entorno o desde éste.

Proceso adiabático : Es un proceso en el que el sistema no toma ni cede calor en ninguna etapa. La ecuación del 1er. principio aquí q==, con lo que se produce que al ser q=0, dU = PdV. Por ejemplo si comprimes un gas desde 10 litros hasta 1 litro, y el recipiente que lo contiene esta perfetamente aislado, produces una compresión adiabática, y entonces la temperatura del aire sube dentro del recipiente. Este proceso se utiliza en los motores diesel en los que se comprime el aire fuertemente hasta una temperatura tal que hace arder el gas-oil inyectado en el punto máximo de la compresión.

Un ejemplo corriente es la emisión de aerosol por un pulverizador, acompañada de una disminución de la temperatura del pulverizador. La expansión de los gases consume energía, que procede del calor del líquido del pulverizador. El proceso tiene lugar demasiado rápido como para que el calor perdido sea reemplazado desde el entorno, por lo que la temperatura desciende. El efecto inverso, un aumento de temperatura, se observa cuando un gas se comprime rápidamente.

Muchos sistemas comunes, como los motores de automóvil, presentan fenómenos adiabáticos.

PROCESO DIATERMICO

Se dice que un límite es diatérmico cuando permite que el estado del sistema se modifique sin que haya movimiento del límite. Diatermico tambien puede entenderse por isotermico , significa que no hay cambio de temperatura debido a una pared diatermica que aisla el sistema del medio ambiente, tene bien en cuenta las definiciones de sistema , medio ambiente y universo. La manera usual de definirlo es que un límite es diatérmico cuando permite el flujo de calor a través de él. De nuevo, preferimos evitar esta segunda definición debido a la dificultad de definir calor. Las definiciones y conceptos precedentes son fundamentales para nuestra formulación de la termodinámica.

El verdadero amor

Erase una vez en un reino muy lejano una hermosa princesa llamada Odette, que estaba perdidamente enamorada de el príncipe Dereck.

Un día el príncipe Dereck decidió pedirle matrimonio, pero la princesa pensaba que como podias casarte con un hombre sin saber realmente si era el amor de tu vida; el le demostraba de muchas formas su sentimiento pero ella incrédula  aunque lo amaba tenía el temor de que le fallara su amado, así que le pidió una noche para pensarlo; en ese lapso el príncipe tuvo una aparición de un ángel que le ordenó que si su amor era puro y sincero  diera muestra de su amor dejándola, si no sufriría  mucho su amada Odette.

Con el corazón destrozado el príncipe al amanecer se presentó en el castillo diciéndole que ya no la amaba, que había sido un error haberle pedido matrimonio.Odette desilusionada, haciendo veraz su creencia sobre los hombres juró jamás volverse a enamorar.

Pasó el tiempo y Odette conoció a un apuesto príncipe que la fue enamorando sigilosamente, hasta que un día de invierno le propuso matrimonio, ella sorprendida le pidió  una noche para pensarlo, su cabeza daba vueltas, los recuerdos la atormentaban; de pronto el mismo ángel que le pidió a Dereck que la dejara se le apareció explicándole porque Dereck había actuado de esa manera, ella no lo podía creer, desperdició gran parte de su vida esperando al hombre indicado que lamentablemente por su indecisión dejó ir, cosa que ahora comprende.

El ángel le dijo que buscara a Dereck  que un amor puro y sincero pese a los años y la distancia vivirá por siempre.