Ensayo Propiedades

Teoría cinética molecular

La teoría cinética molecular es una teoría física que explica el comportamiento y propiedades macroscópicas de los gases a partir de una descripción estadística de los procesos moleculares microscópicos. La teoría cinética se desarrolló con base en los estudios de físicos como Ludwig Boltzmann y James Clerk Maxwell a finales del siglo XIX.

Ludwig Boltzmann

Ludwig Edward Boltzmann (Viena, 20 de febrero de 1844 - Duino, Italia, 5 de septiembre de 1906) fue un físico austriaco pionero de la mecánica estadística, autor de la llamada constante de Boltzmann, concepto fundamental de la termodinámica. Nacido en Viena, por entonces parte del Imperio austrohúngaro, se suicidó en 1906 por ahorcamiento durante unas vacaciones en Duino, cerca de Trieste.

James Clerk Maxwell

James Clerk Maxwell (Edimburgo, Escocia, 13 de junio de 1831 – Cambridge, Inglaterra, 5 de noviembre de 1879). Físico escocés conocido principalmente por haber desarrollado la teoría electromagnética clásica, sintetizando todas las anteriores observaciones, experimentos y leyes sobre electricidad, magnetismo y aun sobre óptica, en una teoría consistente.[1] Las ecuaciones de Maxwell demostraron que la electricidad, el magnetismo y hasta la luz, son manifestaciones del mismo fenómeno: el campo electromagnético. Desde ese momento, todas las otras leyes y ecuaciones clásicas de estas disciplinas se convirtieron en casos simplificados de las ecuaciones de Maxwell. Su trabajo sobre electromagnetismo ha sidollamado la "segunda gran unificación en física",[] después de la primera llevada a cabo por Newton. Además se le conoce por la estadística de Maxwell-Boltzmann en la teoría cinética de gases

Ludwig Boltzmann James Clerk Maxwell

Fases de la material (Estados da materia)

Se denomina materia a la sustancia que forma todos los cuerpos del Universo

Los estados físicos en que puede encontrarse la materia son básicamente son tres. Sólido, líquido, y gaseoso, el agua es una de las pocas sustancias que puede encontrarse en los 3 estados.

Estado sólido.

En este estado predomina la fuerza de conexión o extracción. Las moléculas que forman Los sólido están unidas por fuerzas de atracción unidas muy fuertes.

CARACTERISTICAS:

Tienen forma y volumen definidos.

El movimiento de las moléculas es muy poco o nulo por estar muy juntas.

Ejemplos...La piedra, cerros, hielo, etc.

Estado gaseoso.

Este estado predomina la fuerza de repulsión en las moléculas.

CARATERISTICAS:

Tiene forma y volumen.

El movimiento de las moléculas es muy continuo.

Tiende a ocupar el mayor espacio posible.

Constituye un fluido.

Ejemplos: Nubes, humo, aire, etc.

Estado liquido.

En este estado la fuerza de conexión y repulsión actúan con igual intensidad en sus Moléculas.

CARACTERISTICAS:

Tienen volumen constante.

Adoptan la forma delrecipiente que las contienen.

El movimiento de las moléculas es constante y desordenado.

Estas características hacen que se denomine fluido.

Ejemplos: ríos, lagos, lagunas, mares, océanos, etc.

Escalas de termométricas o de temperatura

Lo que se necesita para construir un termómetro, son puntos fijos, es decir procesos en los cuales la temperatura permanece constante. Ejemplos de procesos de este tipo son el proceso de ebullición y el proceso de fusión.

Los puntos generalmente utilizados son el proceso de ebullición y de fusión del agua, durante los cuales la temperatura permanece constante.

Existen varias escalas para medir temperaturas, las más importantes son la escala Celsius, la escala Kelvin y la escala Fahrenheit.

Escala Celsius o Centígrada

Para esta escala, se toman como puntos fijos, los puntos de ebullición y de fusión del agua, a los cuales se les asignan los valores de 100 y 0 respectivamente. En esta escala, estos valores se escriben como 100° y 0° y se leen 100 grados Celsius y 0 grados Celsius, respectivamente.

Escala Fahrenheit

En la escala Fahrenheit los puntos fijos son los de ebullición y fusión de una disolución de cloruro amónico en agua. En ella el grado 32 corresponde al 0 de la escala centígrada y el 212 al 100°C. Su Utilización se circunscribe a los países anglosajones y a Japón, aunque existe una marcada tendencia a la unificación de sistemas en la escala centígrada.

Escala Absoluta o Kelvin

Si bien en la vida diaria las escalas centígradas y Fahrenheitson las más importantes, en los estudios científicos se usa otra, llamada absoluta o Kelvin por sir Lord Kelvin. En la escala absoluta, al 0 ºC le hace corresponder 273,15 K; al 100 ºC corresponde 373,15 K. Se ve inmediatamente que 0 K está a una temperatura que un termómetro centígrado señalará como -273,15 ºC. 0 K se utiliza para referirse a una temperatura a la que todavía nadie ha conseguido llegar, en la cual no existe ningún tipo de movimiento, ni siquiera el ligero movimiento vibratorio de las partículas.

Leyes de la termodinámica

La termodinámica basa sus análisis en algunas leyes: La Ley “cero”, referente al concepto de temperatura, la Primera Ley de la termodinámica, que nos habla del principio de conservación de la energía, la Segunda Ley de la termodinámica, que nos define a la entropía. A continuación vamos a hablar de cada una de estas leyes, haciendo hincapié en la segunda ley y el concepto de entropía. Termodinámica, campo de la física que describe y relaciona las propiedades físicas de la materia de los sistemas macroscópicos, así como sus intercambios energéticos. Los principios de la termodinámica tienen una importancia fundamental para todas las ramas de la ciencia y la ingeniería.

Ley cero de la termodinámica

Este principio establece que existe una determinada propiedad, denominada temperatura empírica θ, que es común para todos los estados de equilibrio termodinámico que se encuentren en equilibrio mutuo con uno dado. Tiene tremenda importancia experimental pues permite construir instrumentos que midan latemperatura de un sistema pero no resulta tan importante en el marco teórico de la termodinámica.

El equilibrio termodinámico de un sistema se define como la condición del mismo en el cual las variables empíricas usadas para definir o dar a conocer un estado del sistema (presión, volumen, campo eléctrico, polarización, magnetización, tensión lineal, tensión superficial, coordenadas en el plano x, y) no son dependientes del tiempo. El tiempo es un parámetro cinético, asociado a nivel microscópico; el cual a su vez esta dentro de la física química y no es parámetro debido a que a la termodinámica solo le interesa trabajar con un tiempo inicial y otro final. A dichas variables empíricas (experimentales) de un sistema se las conoce como coordenadas térmicas y dinámicas del sistema.

Este principio fundamental, aún siendo ampliamente aceptado, no fue formulado formalmente hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibiese el nombre de principio cero.

Primera ley de la termodinámica

También conocida como principio de conservación de la energía para la termodinámica en realidad el primer principio dice más que una ley de conservación, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Nicolás Leonard Sadi Carnot en 1824, en su obra Reflexionessobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia, en la que expuso los dos primeros principios de la termodinámica. Esta obra fue incomprendida por los científicos de su época, y más tarde fue utilizada por Rudolf Loreto Clausius y Lord Kelvin para formular, de una manera matemática, las bases de la termodinámica.

Segunda ley de la termodinámica

Esta ley arrebata la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrarse en un pequeño volumen). También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. De esta forma, la segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el Primer Principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada entropía, de tal manera que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.

Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio térmico.

La aplicación más conocida es la de las máquinas térmicas, que obtienen trabajo mecánico mediante aporte de calor de una fuente ofoco caliente, para ceder parte de este calor a la fuente o foco o sumidero frío. La diferencia entre los dos calores tiene su equivalente en el trabajo mecánico obtenido.

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