Además pueden consultar nuestro artículo referente al tema en la siguiente liga: http://teoriacinetica1.blogspot.mx/2016/12/importancia-del-movimiento-browniano-en.html
Esperamos sea de su agrado.
sábado, 10 de diciembre de 2016
A continuación te mostramos un experimento referente al MOVIMIENTO BROWNIANO que elaboramos para que comprendan de mejor manera este tema.
Además pueden consultar nuestro artículo referente al tema en la siguiente liga: http://teoriacinetica1.blogspot.mx/2016/12/importancia-del-movimiento-browniano-en.html
Esperamos sea de su agrado.
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jueves, 8 de diciembre de 2016
Deducción de las leyes general de los gases
Ya que la teoría cinética explica las características y propiedades de la materia en general, y establece que el calor y el movimiento están relacionados, qué las partículas de toda materia están en movimiento hasta cierto punto y que el calor es una señal de este movimiento.
Los gases van a tener un
modelo considerando que
están compuestos por las moléculas, partículas discretas, individuales y
separadas. La distancia que existe entre estas partículas es muy grande
comparada con su propio tamaño, y el volumen total ocupado por tales
corpúsculos es sólo una fracción pequeña del volumen ocupado por todo el gas.
por tanto, al considerar el volumen de un gas debe tenerse en cuenta en primer
lugar un espacio vacío en ese volumen.
Es
así que se ha definido características en que los gases:
1- Un gas esta formado por partículas llamadas
moléculas.Dependiendo del gas, cada molécula esta formada por un átomo o un grupo de átomos. Si el gas es un elemento o un compuesto en su estado estable, consideramos que todas sus moléculas son idénticas.
2- Las
moléculas se encuentran animadas de movimiento aleatorio yobedecen las leyes de Newton del movimiento.
Las moléculas se mueven en todas direcciones y a velocidades diferentes. Al calcular las propiedades del movimiento suponemos que la mecánica newtoniana se puede aplicar en el nivel microscópico. Como para todas nuestras suposiciones, esta mantendrá o desechara, dependiendo de sí los hechos experimentales indican o no que nuestras predicciones son correctas.
3- El
numero total de moléculas es grande.
La dirección y la rapidez del movimiento de cualquiera de las moléculas puede cambiar bruscamente en los choques con las paredes o con otras moléculas. Cualquiera de las moléculas en particular, seguirá una trayectoria de zigzag, debido a dichos choques. Sin embargo, como hay muchas moléculas, suponemos que el gran numero de choques resultante mantiene una distribución total de las velocidades moleculares con un movimiento promedio aleatorio.
La dirección y la rapidez del movimiento de cualquiera de las moléculas puede cambiar bruscamente en los choques con las paredes o con otras moléculas. Cualquiera de las moléculas en particular, seguirá una trayectoria de zigzag, debido a dichos choques. Sin embargo, como hay muchas moléculas, suponemos que el gran numero de choques resultante mantiene una distribución total de las velocidades moleculares con un movimiento promedio aleatorio.
4- El volumen de las moléculas es
una fracción despreciablemente pequeña del volumen ocupado por el gas.
Aunque hay muchas moléculas, son extremadamente pequeñas. Sabemos que el volumen ocupado por una gas se puede cambiar en un margen muy amplio, con poca dificultad y que, cuando un gas se condensa, el volumen ocupado por el liquida pueden ser miles de veces menor que la del gas se condensa. De aquí que nuestra suposición sea posible.
Aunque hay muchas moléculas, son extremadamente pequeñas. Sabemos que el volumen ocupado por una gas se puede cambiar en un margen muy amplio, con poca dificultad y que, cuando un gas se condensa, el volumen ocupado por el liquida pueden ser miles de veces menor que la del gas se condensa. De aquí que nuestra suposición sea posible.
5- No
actúan fuerzas apreciables sobre las moléculas, excepto durante los choques.
En el grado de que esto sea cierto, una molécula se moverá con velocidad uniformemente los choques. Como hemos supuesto que las moléculas sean tan pequeñas, la distancia media entre ellas es grande en comparación con el tamaño de una de las moléculas. De aquí que supongamos que el alcance de las fuerzas moleculares es comparable al tamaño molecular.
En el grado de que esto sea cierto, una molécula se moverá con velocidad uniformemente los choques. Como hemos supuesto que las moléculas sean tan pequeñas, la distancia media entre ellas es grande en comparación con el tamaño de una de las moléculas. De aquí que supongamos que el alcance de las fuerzas moleculares es comparable al tamaño molecular.
6- Los
choques son elásticos y de duración despreciable.
En los choques entre las moléculas con las paredes del recipiente se conserva el ímpetu y (suponemos) la energía cinética. Debido a que el tiempo de choque es despreciable comparado con el tiempo que transcurre entre el choque de moléculas, la energía cinética que se convierte en energía potencial durante el choque, queda disponible de nuevo como energía cinética, después de un tiempo tan corto, que podemos ignorar este cambio por completo.
En los choques entre las moléculas con las paredes del recipiente se conserva el ímpetu y (suponemos) la energía cinética. Debido a que el tiempo de choque es despreciable comparado con el tiempo que transcurre entre el choque de moléculas, la energía cinética que se convierte en energía potencial durante el choque, queda disponible de nuevo como energía cinética, después de un tiempo tan corto, que podemos ignorar este cambio por completo.
Por consiguiente en el modelo de gas de puede ver
afectada por factores como:
Presión
En el marco de la teoría cinética la presión de un gas es explicada como el resultado macroscópico de las
fuerzas implicadas por las colisiones de las moléculas del gas con las paredes
del contenedor.
En
efecto, para un gas ideal con N moléculas,
cada una de masa m y moviéndose con una velocidad
aleatoria promedio o raíz cuadrada de la media aritmética de los cuadrados de
las velocidades, en inglés "root mean square" vrms = v, contenido en un
volumen cúbico V las
partículas del gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que
puede calcularse de manera estadística intercambiando momento lineal con las paredes en cada choque y
efectuando una fuerza neta por unidad de área que es la presión ejercida por el
gas sobre la superficie sólida.
La
presión puede calcularse como (gas ideal)
Este
resultado es interesante y significativo no sólo por ofrecer una forma de
calcular la presión de un gas sino porque relaciona una variable macroscópica
observable, la presión, con
promedio por molécula, 1/2 mv², que es una
magnitud microscópica no observable directamente. Nótese que el producto de la
presión por el volumen del recipiente es dos tercios de la energía cinética
total de las moléculas de gas contenidas.
Temperatura
La
ecuación superior dice que la presión de
un gas depende directamente de la energía cinética
molecular. La ley
de los gases ideales nos permite asegurar que la
presión es proporcional a la temperatura absoluta.
Estos dos enunciados permiten realizar una de las afirmaciones más importantes
de la teoría cinética: La energía molecular promedio
es proporcional a la temperatura. La constante de proporcionalidad
es 3/2 de la constante de Boltzmann,
que a su vez es el cociente entre la constante de los gases R entre el número de Avogadro.
En conclusión, del
nº de partículas de gas (cantidad de gas considerada). A más partículas más
presión. Del volumen del recipiente. A mayor volumen, menor presión. De la
temperatura del gas. A mayor temperatura, mayor velocidad de las partículas del
gas y por tanto mayor presión.
Es decir: P = f ( V , t , nº de partículas)
Siendo que:
1ª Experiencia. Manteniendo constante la cantidad de gas (nº de partículas) y la temperatura del gas, variará el volumen del gas y para cada volumen mede la presión: nº part=cte, t = cte, P =f(V). Con ella llegaremos a la ley de BOYLE.
2ª Experiencia. Manteniendo constante la
cantidad de gas (nº de partículas) y el Volumen del recipiente, variará la
temperatura en ºC del gas y, para cada temperatura se mide la presión: nº
part=cte, V=cte, P=f(t). Con ella llegaremos a la ley de GAY- LUSSAC
3ª Experiencia. Manteniendo constantes el
volumen del recipiente y la temperatura del gas, variaremos el nº de partículas
del gas, y para cada valor medirá la presión: V=cte, t=cte, P=f(nº de partículas),
con ella podremos completar la ecuación de estado del gas IDEAL.
Otra de las leyes que podemos encontrar en la
relación con estas experiencias es:
Ley de Avogadro: A presión y temperatura
constantes, el volumen que ocupa un gas es directamente proporcional al número
de partículas1 (y, por lo tanto, también de moles)2 que contiene dicho gas.
Puesto que dos magnitudes son directamente proporcionales cuando su cociente es
constante, la ley se expresa matemáticamente como / P
V/n = C(T, )
Donde n representa el número de moles, V el
volumen que ocupa y C(T, P) una constan- te que depende de T y P (pues su valor
cambia si se modifican T o P).
Ya que anteriormente se explicó las leyes de
los gases en conjunto de sus formulas, a continuación explicaremos como es que
las características, los factores y la leyes se deducirán a partir de estas
luego de despejar el volumen
Donde el primer miembro no depende de P y el segundo no depende de T. Por lo tanto, como son iguales, ambos tienen que ser independientes de P y de T; es decir, se trata de una constante si n no cambia. Así que se cumple que,
BIBLIOGRAFÍA:
Fisica y química: LA MATERIA, ELEMENTOS Y
COMPUESTOS 3º E.S.O. pág., 38,39 y 40
martes, 6 de diciembre de 2016
Leyes de los gases
Ley
de Boyle
Robert
Boyle (1627-1691), quien estableció por primera vez sobre la base de sus
propios experimentos.
Para una cantidad determinada de gas, se encuentra experimentalmente que, a una buena aproximación el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión absoluta que se aplica cuando la temperatura se mantiene constante. Esto es
V a 1 ¤ P
Retrato de Robert Boyle--->
Retrato de Robert Boyle--->
La
ley de Boyle también se escribe
PV=constante [T constante]
Esto
es, a temperatura constante, si se permite que la presión o el volumen del gas
varíe, la otra variable también cambia de modo que el producto PV permanece
constante.
Relaciona inversamente las proporciones de presión y volumen de un gas, manteniendo la temperatura constante, (que es otra manera de expresar la Ley de Boyle)
Relaciona inversamente las proporciones de presión y volumen de un gas, manteniendo la temperatura constante, (que es otra manera de expresar la Ley de Boyle)
P1xV1=P2xV2
En la siguiente imagen se muestra la Ley de Boyle:
Mientras tanto, en el siguiente vídeo tomado de Youtube (con la siguiente liga https://www.youtube.com/watch?v=vq3-tk1xDo0&feature=youtube_gdata_player) podemos apreciar de mejor manera la "Ley de Boyle".
Mientras tanto, en el siguiente vídeo tomado de Youtube (con la siguiente liga https://www.youtube.com/watch?v=vq3-tk1xDo0&feature=youtube_gdata_player) podemos apreciar de mejor manera la "Ley de Boyle".
Ley
de Charles
El
francés Jacques Charles (1746-1823) descubrió en el año 1787 la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía. Lo que Charles descubrió es que si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.
 |
| Jacques Charles |
En la siguiente imagen podemos ver como se representa la Ley de Charles, pues al aumentar la temperatura el volumen también aumenta y al disminuir la temperatura el volumen también disminuía.
Del portal de vídeos de Youtube, se tomo un vídeo referente a la "Ley de Charles" (https://www.youtube.com/watch?v=1ZduXmVPe1I&feature=youtube_gdata_player).
Ley de Gay-Lussac
Joseph Gay-Lussac físico fránces(1778-1850), afirma que a volumen constante, la
presión absoluta de un gas es directamente proporcional a la temperatura
absoluta:
P a T
Lussac observó que los gases se expanden a una misma fracción de volumen para un mismo aumento en la temperatura, lo que le reveló la existencia de un coeficiente de expansión térmica común.
La ley de Gay- Lussac establece que la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.
La imagen anterior representa la Ley de Gay- Lussac.
Con ayuda del siguiente vídeo se comprenderá de mejor manera la "Ley de Gay- Lussac", dicho vídeo fue tomado de Youtube (con el siguiente link: https://www.youtube.com/watch?v=OJ9_mgkwZAk&feature=youtube_gdata_player) :
La ley del gas ideal
Las
leyes de los gases de Boyle, Charles y Gay-Lussac se obtuvieron mediante una
técnica que es muy útil en ciencia: a saber, mantener una o más variables
constantes para ver con claridad los efectos del cambio en una de ellas sobre
la otra. Ahora se pueden combinar estas leyes en una sola relación más general
Entre la presión absoluta, el volumen y la temperatura absoluta de una cantidad fija de gas:
Entre la presión absoluta, el volumen y la temperatura absoluta de una cantidad fija de gas:
PV a T.
Esta
relación indica cómo variará cualquiera de las cantidades P, V o T cuando
varíen las otras dos. Esta relación se reduce a la de Boyle, a la de Charles o
a la de Gay-Lussac cuando la temperatura, o la presión, o el volumen,
respectivamente, se mantiene constante.
Con la siguiente imagen podremos ver la relación que hay entre las 3 leyes mencionadas anteriormente.
Con la siguiente imagen podremos ver la relación que hay entre las 3 leyes mencionadas anteriormente.
Bibliografia:
Giancoli Douglas. (2006 ). FISICA. Principios
con aplicaciones. México: PEARSON.
https://www.youtube.com/watch?v=vq3-tk1xDo0&feature=youtube_gdata_player
https://www.youtube.com/watch?v=1ZduXmVPe1I&feature=youtube_gdata_player
https://www.youtube.com/watch?v=OJ9_mgkwZAk&feature=youtube_gdata_player
https://www.youtube.com/watch?v=vq3-tk1xDo0&feature=youtube_gdata_player
https://www.youtube.com/watch?v=1ZduXmVPe1I&feature=youtube_gdata_player
https://www.youtube.com/watch?v=OJ9_mgkwZAk&feature=youtube_gdata_player
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