Teoría cinética

TEORÍA CINÉTICA

PROPÓSITOS DEL TRABAJO

La finalidad de este trabajo es que el alumno comprenda el tema de “ondas estacionarias”,

Mediante distintos Applets se pretende explicar y dar a entender los fenómenos físicos que de manera real se dificulta su presentación, así como comprobar los valores observados en el Applet.

MATERIALES EMPLEADOS:[pic 1]

1. Máquina electrónica que recibe y procesa datos para convertirlos en información útil. Laptop  hp: procesador AMD A8-Series; pantalla de 17.3".

[pic 2]

2. Plataforma SAE: (videos y documentos).

3. Applet: Este es un software que nos permite observar cómo se mueve un fluido.[pic 3]

4. Calculadora

DESARROLLO TEÓRICO:

• LOS ESTADOS DE LA MATERIA

La materia que nos rodea aparece ante nosotros con muy diversos aspectos.

• SÓLIDO

A bajas temperaturas, los materiales se presentan como cuerpos de forma compacta y precisa; y sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras cristalinas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Los sólidos son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. La presencia de pequeños espacios intermoleculares caracteriza a los sólidos dando paso a la intervención de las fuerzas de enlace que ubican a las celdillas en una forma geométrica.[pic 4]

Las sustancias en estado sólido presentan las siguientes características:

* Forma definida

* Volumen inconstante

* Cohesión (atracción)

* Vibración

* Rigidez

* Incompresibilidad (no pueden comprimirse)

* Resistencia a la fragmentación

* Fluidez muy baja o nula

* Algunos de ellos se subliman (yodo)

* Volumen tenso

• LÍQUIDO

Si se incrementa la temperatura el sólido va "descomponiéndose" hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos. El estado líquido presenta las siguientes características:[pic 5]

* Cohesión menor (regular)

* Movimiento energía cinética.

* No poseen forma definida.

* Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.

* En el frío se comprime, excepto el agua.

* Posee fluidez a través de pequeños orificios.

* Puede presentar difusión.

* No tienen forma fija pero si volumen. la variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.

• GAS

Incrementando aún más la temperatura se alcanza el estado gaseoso. Los átomos o moléculas del gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos.[pic 6]

El estado gaseoso presenta las siguientes características:

* Cohesión casi nula.

* Sin forma definida.

* Su volumen sólo existe en recipientes que lo contengan.

* Pueden comprimirse fácilmente.

* Ejercen presión sobre las paredes del recipiente contenedor.

* Las moléculas que lo componen se mueven con libertad.

* Ejercen movimiento ultra dinámico.

• LOS GASES

• Modelo del gas ideal

Las moléculas del gas están separadas unas de otras por distancias mucho mayores del tamaño del diámetro real de las moléculas. Resuelta entonces, que el volumen ocupado por el gas (V) depende de la presión (P), la temperatura (T) y de la cantidad o número de moles (n).[pic 7]

Las propiedades de la materia en estado gaseoso son:

1. Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al cambiar de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma la forma de su nuevo recipiente.

2. Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares, las moléculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presión.

3. Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea.

4. Se dilatan, la energía cinética promedio de sus moléculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada.

• PRESION. UNIDADES.[pic 8]

Se define la magnitud física llamada presión como una fuerza por unidad de superficie, es decir:

[pic 9]

Su unidad en el Sistema Internacional (SI), es el PASCAL y equivalente a:

[pic 10]

Cantidad de pascales de: 1atm =101.325 Pa o lo que es lo mismo 1013 hPa. El hPa se llamaba antes milibar. Por último se utiliza el Torr que equivale a 1 mm de mercurio, con lo que:

1 atm= 101325 Pa= 1013 hPa= 760 Torr

• LAS LEYES DE LOS GASES

• Factores que regulan la presión

Según el MODELO de gas que hemos propuesto, la PRESIÓN (fuerza que por unidad de superficie de pared de recipiente ejercen las partículas del gas al chocar contra ellas) puede depender de una serie de factores que pueden ser:[pic 11]

El tipo de partículas del gas, el volumen del recipiente, de la temperatura, el nº de partículas del gas, de la presión exterior del recipiente, de la forma del mismo...

Piensa de qué factores crees que puede depender la presión que ejerce un gas.

La PRESIÓN que ejerce un gas sobre las paredes del recipiente, depende de tres factores:

Del nº de partículas de gas (cantidad de gas considerada). A más partículas más presión. Delvolumen del recipiente. A mayor volumen, menorpresión. 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)

1ª Experiencia. Manteniendo constante la cantidad de gas (nº de partículas) y la temperatura del gas, variaremos del volumen del gas y para cada volumen mediremos 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, variaremos la temperatura en ºC del gas y, para cada temperatura mediremos la presión: nº part=cte, V=cte, P=f(t). Con ella llegaremos a la ley de GAYLUSSAC

3ª Experiencia. Manteniendo constantes el volumen del recipiente y la temperatura del gas, variaremos el nº de partículas del gas, y para cada valor mediremos la presión: V=cte, t=cte, P=f(nº de partículas), con ella podremos completar la ecuación de estado del gas IDEAL.

• Ley de Boyle

Robert Boyle[pic 12]

(Lisemore, actual Irlanda, 1627-Londres, 1691) Químico inglés, nacido en Irlanda. Pionero de la experimentación en el campo de la química, en particular en lo que respecta a las propiedades de los gases, los razonamientos de Robert Boyle sobre el comportamiento de la materia a nivel corpuscular fueron los precursores de la moderna teoría de los elementos químicos. Fue también uno de los miembros fundadores de la Royal Society de Londres.

Nacido en el seno de una familia de la nobleza, Robert Boyle estudió en los mejores colegios ingleses y europeos. De 1656 a 1668 trabajó en la Universidad de Oxford como asistente de Robert Hooke, con cuya colaboración contó en la realización de una serie de experimentos que establecieron las características físicas del aire, así como el papel que éste desempeña en los procesos de combustión, respiración y transmisión del sonido. Los resultados de estas aportaciones fueron recogidos en su Nuevos experimentos físico-mecánicos acerca de la elasticidad del aire y sus efectos (1660). En la segunda edición de esta obra (1662) expuso la famosa propiedad de los gases conocida con el nombre de ley de Boyle-Mariotte, que establece que el volumen ocupado por un gas (hoy se sabe que esta ley se cumple únicamente aceptando un teórico comportamiento ideal del gas), a temperatura constante, es inversamente proporcional a su presión.

En 1661 publicó TheScepticalChemist, obra en la que ataca la vieja teoría aristotélica de los cuatro elementos (tierra, agua, aire, fuego), así como los tres principios defendidos por Paracelso (sal, azufre y mercurio). Por el contrario, Boyle propuso el concepto de partículas fundamentales que, al combinarse entre sí en diversas proporciones, generan las distintas materias conocidas.

Su trabajo experimental abordó asimismo el estudio de la calcinación de varios metales; también propuso la forma de distinguir las sustancias alcalinas de las ácidas, lo que dio origen al empleo de indicadores químicos. Protestante devoto, Robert Boyle invirtió parte de su dinero en obras como la traducción y publicación del Nuevo Testamento en gaélico y turco.

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