Resumen Y Sin Embargo Se Mueven

Desde la antigüedad el filósofo griego Demócrito planteó la existencia de pequeñas partículas de las cuales se formaba toda la materia.

La hipótesis de Avogadro dice que si tomamos dos o más gases cualesquiera y los confinamos en otros recipientes, todos ellos de igual volumen, y los mantenemos a la misma temperatura y presión, el número de moléculas en el gas es el mismo. Por lo tanto el volumen y la presión del gas solo depende del número de moléculas en el mismo, Avogadro también propuso su famoso numero para calcular el número de moléculas que es: 6.02 x 1023 átomos/ átomo gramo, analizaremos el comportamiento de las moléculas y daremos una explicación a nivel molecular acerca de la termodinámica.

Para entender lo primero que haremos será visualizar una molécula como una esfera rígida, una bola de billar, un gas es un conglomerado de pequeñas bolas de billar que están chocando entre sí, pero son choques elásticos, proponemos por el momento que la única forma de energía es la provocada por estos choques, surge una fuerza que golpea una superficie, aquí surge el concepto de presión a nivel molecular, de modo que el número de moléculas por unidad de volumen es constante, cada molécula choca una vez cada decimo de segundo, por lo que la fuerza no es despreciable.

Tenemos una sustancia en un recipiente con un pistón y comprimimos el gas, hay más moléculas por unidad de área, lo que incrementaría el número de choques, la presión, pero si se expande el gas ocurriría lo contrario, es la relación entre volumen y la presión. Si el embolo es desplazado por la fuerza del gas por una distancia d, se produce un trabajo.

Si la energía cinética es 1/2 〖mv〗^2, si una molécula choca 10x1010 veces en un segundo no podemos calcular la energía de cada molécula, además de las “n” moléculas que existen en un gas, por lo que es mejor tener un promedio de energía cinética con la sig. Formula E: (N) (Eprom) entonces podemos decir que la presión ejercida por las colisiones moleculares es proporcional a la energía cinética promedio.

Un gas se enfría, por cada grado °C que se enfrié un gas , manteniendo la presión constante , su volumen disminuirá 1/273, recíprocamente el volumen aumenta con la temperatura a presión constante , esta ley conocida como la ley de Charles, de acuerdo con nuestro modelo, si la presión es constante y el volumen disminuye, lo único que según los argumentos anteriores puede disminuir es la energía cinética media de las moléculas y recíprocamente, es decir, la temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética total del gas tomada como la suma de la energía cinética promedio de cada una de las moléculas que la componen. Calentando el gas, aumentamos la agitación molecular, por lo tanto, calor y trabajo no son más que diferentes manifestaciones del grado de agitación molecular que exhibe el sistema bajo diferentes circunstancias.

La cuantificación de la agitación molecular se obtiene a través de la temperatura. La capacidad calorífica se define como el cociente entre incremento de esta energía debido a un aumento de la temperatura.

Hay una cuestión que aún no se ha resuelto, la velocidad de las moléculas, para poder medir esto se necesita un conjunto de moléculas muy grande y sus velocidades arbitrarias, como la plata o el talio, que emiten ráfagas de átomos al ser calentado, si nos fijamos en aquellas que puedan salir por una rendija colocada a cierta distancia del metal emisor y que sirve de colimador. Este colimador permite el paso solamente a un grupo selecto de moléculas cuya velocidad en magnitud es arbitraria, pero cuya dirección está determinada por la orientación que le demos a la rendija con respecto al emisor. Para distinguir entre las partículas que pasan por el colimador usamos una rueda dentada cuyas ranuras están uniformemente distribuidas a lo largo de la circunferencia, la rueda está montada sobre un eje giratorio conectado a un motor podemos hacerla girar con una velocidad angular determinada. Cada ranura pasara por un punto fijo en el espacio a tiempos bien determinados.

Si conocemos la distancia entre la rueda giratoria y la rendija podemos conocer el tiempo que le toma al átomo viajar esa distancia. Esta máquina la fabricó Otto Stern en 1920. Obtenemos una campana como resultado si lo graficamos, e indica que el número de partículas con velocidad cero es cero y que al crecer v la curva también tiende a cero.

Se han abordado cuestiones de gases ideales como la presión, temperatura, calor, trabajo, y velocidades, en los primeros 5 capítulos del libro, pero estas predicciones fallan debido a que los átomos y las moléculas que componen el gas existen fuerzas atractivas y repulsivas que no hemos tomado en cuenta.

Existen fuerzas intermoleculares que no se tomaron en cuenta, hay una fuerza repulsiva casi infinita cuando la distancia entre los centros de estos átomos se aproxima al valor del diámetro, a distancias mayores que el diámetro, las fuerzas de ellas son atractivas.

Para cierta distancia rm el valor de atracción es el máximo, estos datos varían de sustancia en sustancia. Veamos cómo afecta esto para predecir a gases reales.

En la ecuación del gas ideal el volumen que se toma en cuenta es el del recipiente, pero no se toma en cuenta el volumen de las molé1culas, si las moléculas son esféricas, el volumen de cada una de ellas es 4/3 π d/2 r^3=1/6 πd^3 entonces el volumen de las moléculas es igual a N/6 πd^3 a este término llamaremos b, por lo tanto la modificación seria P (V-b)=RT, esto es acertado pero no muy relevante.

Si

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