Física

Humedad

La humedad indica la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Cuando llueve, la atmósfera es muy húmeda debido a la gran cantidad de vapor de agua en el aire. Por el contrario, si la cantidad de vapor de agua en el aire es muy baja, el aire es árido. La cantidad de vapor de agua en el aire se expresa mediante la humedad relativa.

La humedad relativa es la relación entre la presión parcial del vapor y la presión del vapor saturado de agua a una temperatura determinada (el vapor es vapor de agua). La humedad relativa se expresa en porcentaje y se formula matemáticamente de la siguiente manera:

Difusión

Si observamos con atención, al principio se puede ver el humo de la combustión. Después de un rato, ya no se ve. ¿Has usado perfume? Aunque rocíes perfume en la habitación, otras personas que están fuera de casa también pueden percibir su fragancia. Si tu madre cocina una comida deliciosa y apetitosa en la cocina, el aroma se puede sentir incluso en la casa del vecino. ¿Por qué sucede esto?

Existen muchos otros ejemplos. Si se vierten unas gotas de tinta en un vaso con agua clara, la tinta o el colorante alimentario se distribuirán uniformemente por toda el agua. Esto ocurre automáticamente. Algunos ejemplos anteriores son los fenómenos de difusión que se experimentan con frecuencia en la vida cotidiana. La difusión es el proceso de desplazamiento de sustancias desde una zona de alta concentración a una de baja concentración. La concentración se define como el número de moléculas o moles de una sustancia por unidad de volumen. Un lugar de alta concentración es aquel donde hay muchas moléculas de sustancia por unidad de volumen. Por el contrario, las bajas concentraciones son aquellas donde hay pocas moléculas por unidad de volumen.

Energía interna de un gas ideal

Energía en un gas ideal monoatómico

La energía en el gas ideal monoatómico es la cantidad total de energía cinética de traslación de las moléculas de gas ideal monoatómico. La cantidad total de energía cinética de traslación de las moléculas de gas ideal es igual al producto de la energía cinética de traslación promedio de cada molécula y el número de moléculas (N). Matemáticamente:

Teorema de equipartición de la energía

El teorema de equipartición de la energía fue derivado teóricamente por Clerk Maxwell utilizando la mecánica estadística. Se denomina teorema porque no existe una demostración experimental. La partición de la energía implica una distribución equitativa de la misma.

KE = energía cinética de traslación promedio de las moléculas de gas (Julios)

k = constante de Boltzmann = 1.38 x 10^-23 J / K

T = temperatura absoluta de la molécula de gas ideal (Kelvin)

Energía cinética promedio de los gases

Además de la presión, una de las magnitudes que indica la naturaleza macroscópica de un gas es la temperatura (T). Ecuación de la presión del gas:

Energía cinética promedio de los gases 1

Teoría cinética de los gases.

La KLa teoría cinética establece que toda sustancia está compuesta de átomos o moléculas, y que estos se mueven continuamente sin control. Esta premisa coincide con la situación y las condiciones de los átomos o moléculas que componen un gas. La fuerza de atracción entre los átomos o moléculas que lo conforman es débil, lo que les permite moverse libremente.

Ley de Boyle, ley de Charles, ley de Gay-Lussac

Artículo Ley de Boyle, Ley de Charles, Ley de Gay-Lussac

Ley de Boyle

Robert Boyle (1627-1691) realizó experimentos para investigar la relación cuantitativa entre la presión y el volumen de un gas. Este experimento se llevó a cabo introduciendo una cierta cantidad de gas en un recipiente cerrado. Tras un buen estudio, descubrió que si la temperatura del gas se mantenía constante, al aumentar la presión, el volumen disminuía. Del mismo modo, al disminuir la presión, el volumen aumentaba. La presión es inversamente proporcional al volumen. Esta relación se conoce como la Ley de Boyle. Matemáticamente:

La ley de los gases ideales

Las leyes de los gases de Boyle, Charles y Gay-Lussac no se aplican a todas las condiciones de los gases, lo que dificulta nuestro análisis. Por ello, presentamos el modelo del gas ideal. Si bien el gas ideal no existe en la vida cotidiana, su forma es precisamente la ideal para facilitar el análisis. La existencia de este concepto de gas ideal también nos ayuda a comprender mejor la relación entre las tres leyes de los gases.

La relación entre temperatura, volumen y presión de gas

Si nos basamos en las tres leyes de los gases mencionadas anteriormente, podemos derivar una relación más general entre la temperatura, el volumen y la presión del gas.

Entropía

La formulación específica de la segunda ley de la termodinámica no puede describir todos los procesos irreversibles, por lo que necesitamos una formulación general. Se espera que esta formulación general explique todos los procesos irreversibles que ocurren en el universo. La formulación general de la segunda ley de la termodinámica se formuló a mediados del siglo XIX, mediante una magnitud llamada entropía (S). La entropía fue introducida por primera vez por Clausius y se formuló a partir del ciclo de Carnot (máquina calórica perfecta). Según Clausius, un sistema experimenta cambios de entropía cuando recibe calor adicional (Q) a temperatura constante, lo cual se representa mediante la ecuación:

Coeficiente de rendimiento de la máquina de refrigeración

Artículo sobre el coeficiente de rendimiento de la máquina de refrigeración.

Una máquina de refrigeración es una máquina que toma calor de un lugar de baja temperatura y lo transfiere a un área de alta temperatura. Para que este proceso ocurra, la máquina debe realizar trabajo, ya que el calor fluye naturalmente de alta a baja temperatura. Esto se desprende de la afirmación de Clausius:

Es imposible que una máquina de refrigeración transfiera calor de un lugar de baja temperatura a uno de alta temperatura sin realizar trabajo (segunda ley de la termodinámica, enunciado de Clausius).

La máquina funciona (W) para transferir calor, desde baja temperatura (Q_L) a alta temperatura (Q_H). Basado en la conservación de la energía, Q_L + W = Q_H.