Este documento describe los conceptos fundamentales de la física de gases, incluyendo la ley de los gases ideales, la ecuación de estado de Van der Waals, y los procesos termodinámicos como isobárico, isotermo, isocórico y adiabático. También cubre temas como la radiación y conducción térmica.
El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas:
•Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta.
•Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye
El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas:
•Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta.
•Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye
Describe los conceptos básicos relacionados con la energía térmica y la temperatura, así como los procesos de transferencia de calor y los mecanismos mediante los cuales se llevan a cabo.
propiedades fisicas de la materia, Puedes estirar un elástico, pero no puedes estirar mucho un
pedazo de cuerda. Puedes doblar un pedazo de alambre, pero no
puedes doblar fácilmente un palillo. El elástico y el alambre cambian de forma, pero las sustancias de las que están hechos, no.
La capacidad para estirarse y doblarse es una propiedad física.
Una propiedad física es una característica que describe un objeto
o sustancia. Algunos ejemplos de propiedades físicas son: color,
forma, tamaño, densidad, punto de fusión y punto de ebullición.
¿Cómo las propiedades físicas describen
la apariencia?
¿Cómo describirías una pelota de tenis? Podrías describir algunas
de sus propiedades físicas, como su forma y color. Podrías decir
que es un sólido, no un líquido ni un gas. Por ejemplo, podrías
describirla como una esfera hueca de color brillante. También
podrías medir algunas propiedades físicas como su diámetro, con
una cinta métrica. Podrías medir su masa con una balanza. Podrías
medir la altura a la que rebota.
Para describir un refresco en una taza, podrías comenzar por
decir que es un líquido de color marrón. Podrías medir su
volumen y temperatura. Cada una de estas características es una
propiedad física de dicha bebida.
Clasificación de la materia
sección 2 Propiedades de la materia
Lo que aprenderás
■ a identificar las sustancias empleando las
propiedades físicas
■ las diferencias entre
cambios físicos
y químicos
■ cómo identificar
cambios químicos
■ la ley de conservación de
la masa
Tutor
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contener la idea principal
de los párrafos siguientes al
encabezado. Cuando termines
esta sección, revisa las tarjetas
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A continuación mencionamos algunas propiedades físicas de la materia con ejemplos.
Masa
La masa es la propiedad física que expresa la cantidad de materia que contiene un cuerpo. En física, la masa se define como la medida de la resistencia de un objeto a la aceleración. Las unidades de medida son el gramo y sus múltiplos. Por ejemplo, 1 kilogramo de hierro, 10 gramos de oro o 0,1 miligramos de glucosa.
Volumen
El volumen es la medida del espacio que ocupa una sustancia o cuerpo. Las unidades de medida son el litro y sus múltiplos. Por ejemplo, 1 litro de leche, 500 mililitros de agua o 5 microlitros de mercurio.
Densidad
La densidad es la relación de la masa y el volumen de un cuerpo. Por ejemplo, el aluminio tiene una densidad de 2,7 gr/ml, esto es, 1 ml de aluminio tiene una masa de 2,7 gramos.
Temperatura
La temperatura es la medida de la agitación interna de un sistema. Se mide con ayuda de un termómetro y se usan diferentes escalas: Celsius, Kelvin o Farenheit.
Resistencia eléctrica
La resistencia eléctrica es una propiedad física eléctrica que determina la dificultad del flujo de la corriente por un material. Por ejemplo, la plata , el cobre y el aluminio tiene una baja resistencia eléctrica, mientras el vidrio
calor se define como la transferencia de energía térmica que se da entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía
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2. Demostración
• Esta se basa en la ley de Charles, que es la ley
de gases ideales que relaciona el volumen con
la temperatura a una presión constante
3. La Ecuación de Vanderwalls
• Es la versión de la formula de los gases ideales
modificada para los gases reales
• Es una ecuación que nos muestra la relación
entre la presión la temperatura y el volumen
4. La Grafica de Van der Waals
Se grafica presión
vs. volumen
5. Gas Ideal
• Las moléculas de los gases se mueven libremente chocando contra
las paredes del recipiente que los contiene, lo que origina la presión
del gas. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la velocidad
de las moléculas y, por tanto, mayor debe ser el volumen para que
la presión no varíe. A continuación puedes ver el comportamiento
de un gas. La primera barra controla la temperatura del gas, la
segunda la presión a la que está sometido y la tercera el número de
moléculas de gas (o, lo que es lo mismo, el número de moles).
• Existen tres clases básicas de gas ideal:
– el clásico o gas ideal de Maxwell-Boltzmann,
– el gas ideal cuántico de Bose, compuesto de bosones
– el gas ideal cuántico de Fermi, compuesto de fermiones.
P es la presión
V es el volumen
n es la cantidad de sustancia de un gas (en moles)
R es la constante de los gases (8.36 J·K−1mol-1)
T es la temperatura absoluta
6. Proceso Isobarico
• Un proceso isobárico se efectúa a presión
constante. El trabajo esta dado por:
W = p(Vf - Vi )
• Y el calor que fluye esta dado por:
dQ = Cp dT
7. Proceso isitérmico
• En este proceso no hay cambio en el valor de
la temperatura del gas y por lo tanto tampoco
cambia la energía interna. El trabajo realizado
es igual al calor que entra o sale del gas. El
trabajo lo podemos calcular con:
• W = nRT ln(Vf /Vi )
8. Proceso iscocórico
• Un proceso isocórico es aquel que se lleva a
cabo a volumen constante. En este procesos
no se realiza trabajo y el calor que fluye es
igual al cambio en la energía interna. El flujo
de calor es en este caso
• dQ = CV dT
9. Procesos Adiabáticos
• Los procesos adiabáticos ocurren cuando el
flujo de calor del o hacia el sistema a sus
alrededores es cero. En este caso se cumple
que:
• pV g = cte.
• donde g = Cp /CV = 1.67 para un gas ideal.
10. Radiación Térmica
• Se denomina radiación térmica o radiación
calorífica a la emitida por un cuerpo debido a
su temperatura. Todos los cuerpos emiten
radiación electromagnética, siendo su
intensidad dependiente de la temperatura y
de la longitud de onda considerada.
11. Conducción Térmica
• La conductividad térmica es una propiedad física de los
materiales que mide la capacidad de conducción de calor.
En otras palabras la conductividad térmica es también la
capacidad de una sustancia de transferir la energía
cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o
a substancias con las que no está en contacto. En el
Sistema Internacional de Unidades la conductividad
térmica se mide en W/(K·m) ( equivalente a J/(s·°C·m) )
, es el flujo de calor
(por unidad de tiempo
y unidad de área). ,
es el gradiente de
temperatura.