Calor y Temperatura.

La temperatura es una magnitud que determina si dos cuerpos se encuentran en equilibrio termico.  Los objetos no tienen calor, están a una temperatura dada. Adicionalmente, se afirma que la temperatura es una medida de la velocidad con que se mueven las partículas de un cuerpo; no depende de la cantidad de materia que tenga un objeto. Al poner en contacto dos objetos que están a diferente temperatura, intercambian calor.

El calor se propaga mediante tres mecanismos diferentes: Conducción, convección y radiación.

La propagación del calor por conducción ocurre en los sólidos. Pero no todos ellos propagan calor de la misma forma. Los que mejor transmiten el calor, son los conductores como los metales. Los que no transmiten eficientemente el calor, se llaman aislantes como la madera.

La propagación del calor por convección ocurre en los líquidos y en los gases.

La propagación del calor por radiación  ocurre cuando la energía se propaga sin necesidad de que exista materia entre la fuente de calor y el receptor.

Todos los cuerpos varian sus dimensiones cuando se calientan o enfrian.

Sólidos y Fluidos

A partir de las diferencias físicas, la materia se ha clasificado en tres fases: sólida, líquida y gaseosa. Un sólido tiene forma y volumen definidos. Un líquido tiene volumen definido pero toma la forma del recipiente que lo contiene. Un gas toma la forma y el volumen del recipiente en el que está contenido.Un fluido es una sustancia que puede fluir, así los líquidos y los gases son llamados fluidos. Los sólidos no tienen esta propiedad.Un sólido es un cuerpo rígido y se puede decir que está formado por particulas llamadas átomos que mantienen su estructura. En la realidad los cuerpos sólidos no son tan rígidos y pueden deformarse elásticamente por fuerzas externas. En efecto, todos los materiales son de alguna manera elásticos, sólo que existe un límite para la deformación causada y si se sobrepasa el cuerpo no podrá recobrar su forma.Por otra parte, los líquidos y gases debido a su fluidez tienen muchas propiedades en común, sin embargo hay una diferencia relevante, la compresibilidad. Los líquidos no son muy compresibles mientras que los gases se comprimen con facilidad para presiones bajas.

Las propiedades elásticas de los cuerpos se explican por lo común en términos de Tensión y Esfuerzo. La Tensión es una medida de la fuerza que causa una deformación y el Esfuerzo es una medida relativa de la deformación que causa una tensión. Es posible aplicar una fuerza a un sólido en un punto de contacto, pero esto no funciona con los fluidos, para éstos se debe aplicar una fuerza por unidad de área.Debido a que el aire es comprensible, la densidad y la presión de la atmósfera se incrementan con la profundidad, en comparación con las partes altas de la atmósfera. La presión atmosférica es mayor en la superficie de la tierra y decrece con la altitud. Una de las mayores contribuciones que tienen que ver con fluidos, la hizo Blaise Pascal, y está enunciada en un principio que lleva su nombre, el principio de pascal: " La presión aplicada a un fluido encerrado es transmitida sin disminución alguna a todos los puntos del fluido y a las paredes del recipiente".Para un líquido incompresible, el cambio de presión es transmitido instantáneamente. Para un gas, el cambio de presión es transmitido a través del fluido y una vez restablecido el equilibrio (después de los cambios en volumen y/o temperatura) el principio de pascal es válido.Una de las aplicaciones prácticas del principio de Pascal incluye el sistema de frenos hidraúlicos que utilizan los automóviles. Una fuerza relativamente pequeña sobre el pedal de frenos transmite gran fuerza al cilindro de freno de la rueda. También los elevadores y los gatos hidráulicos se usan para levantar automóviles y otros objetos pesados.Los sólidos sumergidos en un líquido tienen la propiedad de hundirse o flotar. Estos efectos también ocurren con los gases. Un objeto que cae se está hundiendo en la atmósfera. Los objetos flotan porque son ligeros o tienen la capacidad para flotar. Se sabe que la acción de flotar requiere una fuerza neta hacia arriba sobre el objeto. Arquímedes expresó en su principio que: "Un cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido es empujado hacia arriba por una fuerza igual en magnitud al peso del volumen de fluido que desaloja", lo cual se puede escribir como:

.Donde es el empuje, la densidad, la gravedad y el volumen sumergido.

GAS IDEAL

Tomado de wikipedia (http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales) 18 de julio 2009

La ley de los Gases Ideales

La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). Los gases reales que más se aproximan al

comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.

Empíricamente, se observan una serie de relaciones entre la temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834.

La ecuación de estado del Gas Ideal 

La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:

Donde:

= Presión. = Volumen. = Moles de gas. = Constante universal de los gases ideales . = Temperatura en Kelvin.

Partiendo de la anterior ecuación de estado:

Tenemos que:

Donde R es la constante universal de los gases ideales, luego para dos estados del mismo gas, 1 y 2:

Para una misma masa gaseosa (por tanto, el número de moles «n» es constante), podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a la presión y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura.

 

Ley de Boyle-Mariotte

También llamado proceso isotérmico. Afirma que, a temperatura y cantidad de materia constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión:

(n, T ctes.)

Leyes de Charles y Gay-Lussac

En 1802, Louis Gay Lussac publica los resultados de sus experimentos, basados en los que Jacques Charles hizo en el 1787. Se considera así al proceso isobárico para la Ley de Charles, y al isocoro (o isostérico) para la ley de Gay Lussac.

Proceso isobaro (de Charles)               

(n, P ctes.)

Proceso isocoro (de Gay-Lussac) (n, V ctes.)

Ley de Avogadro

La Ley de Avogadro fue expuesta por Amedeo Avogadro en 1811 y complementaba a las de Boyle, Charles y Gay-Lussac. Asegura que en un proceso a presión y temperatura constante (isobaro e isotermo), el volumen de cualquier gas es proporcional al número de moles presente, de tal modo que:

(T, P ctes.)

Esta ecuación es válida incluso para gases ideales distintos. Una forma alternativa de enunciar esta ley es:

El volumen que ocupa un mol de cualquier gas ideal a una temperatura y presión dadas siempre es el mismo.

Un mol de cualquier gas ideal a una temperatura de 0 °C (273,15 K) y una presión de 1013,25 hPa ocupa un volumen de 22,4140 litros.