Experimento del Movimiento Browniano 

Aplicación de la presión en el cuerpo humano.

 Es sorprendente, podernos dar cuenta que la física está en todas partes, pongamos de ejemplo la "tromboflebitis", comúnmente conocida como "várices", que es básicamente la inflamación de una vena, pero... ¿Qué factores influyen?, en el caso de la mujer, es el uso de tacones, ya que con estos se tiene una menor área de apoyo y como consecuencia se ejerce una presión mayor al piso. De tal forma que podemos decir que la fuerza ejercida por la presión en un fluido es la misma en todas direcciones a cualquier profundidad y su magnitud depende de la profundidad.

Para asombro de muchos, no sólo el uso de tacones es causa de este padecimiento, de igual forma las posibilidades de desarrollarlo aumentan considerablemente al vivir en una zona cálida, ya que los líquidos tienden a dilatarse al aumentar su temperatura, el volumen de la sangre que contiene la vena, aumenta.  

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Temperatura.

Dilatación.
Casi todos los materiales se dilatan, o expanden, cuando se elevan sus temperaturas, y se contraen cuando éstas bajan. Así, la mayoría de los termómetros miden la temperatura debido a la expansión o contracción de un líquido, que suele ser mercurio, o alcohol teñido, en un tubo de vidrio con escala.

  Los líquidos y los sólidos también se expanden cuando aumenta su temperatura. A este fenómeno se le llama dilatación. El termómetro funciona porque la sustancia que contiene se expande cuando aumenta su temperatura, y se contrae cuando su temperatura baja.

 Recordarás que el modelo cinético de la materia propone que la temperatura de un cuerpo está relacionada con la velocidad promedio a la que se mueven las partículas. Así es; cuando una sustancia se calienta, las partículas que la conforman se mueven más rápido, se alejan cada vez más unas de otras y, en consecuencia, ocupan más espacio.  A nivel macroscópico lo que observamos es que el sólido o el fluido se expanden.

 En el modelo cinético, la temperatura se define como el promedio de la energía cinética de las partículas que componen el material.

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INTERPRETACIÓN DE LAS LEYES DE LOS GASES POR LA TEORÍA CINÉTICA

Todos los gases se comportan del mismo modo debido a que hay grandes distancias entres sus moléculas y las fuerzas intermoleculares son muy débiles permitiendo les así ser independientes.Ahora también sabemos que un liquido y un solido depende de la fuerza intermolecular para obtener sus propiedades.

Ley de Boyle-Mariotte

Si tenemos una cierta masa de gas encerrada en un recipiente cuya cubierta superior está provista de un émbolo móvil. Al reducir el volumen a la mitad manteniendo constante la temperatura, y por tanto las moléculas moviéndose a la misma velocidad, el número de colisiones por unidad de superficie que se producirán contra las paredes del recipiente será el doble, ya que el espacio se ha reducido a la mitad. En consecuencia la presión alcanzará un valor doble de la original. 

Ley de Charles y Gay-Lussac

Si tenemos una cierta masa de gas encerrada en un recipiente provisto de un émbolo móvil a una cierta temperatura, las moléculas chocarán contra las paredes del recipiente y el émbolo ejerciendo una cierta presión que equilibra a la presión atmosférica exterior. Al calentar un recipiente provisto de me embolo movil  con una masa de gas ,las partículas se mueven más deprisa produciéndose un mayor número de choques contra el émbolo, y por tanto, un aumento de la presión interior que superará a la presión atmosférica exterior, lo que hace que el émbolo se desplace con el consiguiente aumento de volumen. Este aumento de volumen reduce el número de colisiones contra el émbolo y por tanto se reduce la presión interior. De esta forma, el desplazamiento del émbolo tiene lugar hasta que la presión interior vuelve a equilibrarse con la presión exterior. Así pues, a presión constante, el volumen aumenta conforme lo hace la temperatura.

 2ª Ley de Gay-Lussac 

Un recipiente de volumen constante que contiene una cierta masa de gas. Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de las moléculas, produciéndose un mayor número de choques contra las paredes del recipiente, lo que origina un aumento de la presión

Cero absoluto de temperaturas

Al enfriar un gas la velocidad y la energía cinética media de sus moléculas disminuye, por lo que habrá una temperatura a la cual la energía cinética y la velocidad se anulen. Lógicamente, no pueden disminuirse más allá de este límite, y ésta debe ser la temperatura más baja que puede alcanzarse

Referencias

• Física y química 1º bachillerato , tema gases , pag 10 y 11, documento sacado de el blog "Departamento de Física y química" publicado el 10 de mayo de el 2012

• enlace: http://fisica.universidadlaboralab.es/wordpress/wp-content/uploads/2011/05/gases.pdf

Leyes de los gases

Un gas confinado en un recipiente se caracteriza por tres magnitudes: su temperatura (T), la presión que ejerce (p) y el volumen que ocupa (V). Estas tres magnitudes se relacionan entre si a través de la ecuación de los gases ideales, de la que se deducen otras relaciones, conocidas como la ley de Boyle, la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac.

Ecuación general de los gases ideales.
Si un gas se comporta idealmente, es decir cumple con los postulados de la teoría cinética y no existe fuerza de cohesión entre sus partículas, existe una relación de proporcionalidad  entre la presión, el volumen y la temperatura dada por:

La constante viene dada por el producto del numero de moles de gas (n) y la constante R de los, cuyo valos es 0,082 atm-L/K-mol.

Aplicaciones de la teoría cinética.

¿Por qué aumenta la presión al calentar un gas?

 

Es un hecho experimental comprobado que, al calentar un gas confinado en un recipiente, se produce un aumento proporcional de la presión que ejerce. Este aumento puede llegar a producir el estallido del contenedor, como ocurre en los depósitos de gas durante un incendio o al calentar un globo.

 La teoría cinética puede explicar fácilmente la relación entre temperatura y presión de un gas. Efectivamente, sabemos que la presión del gas se origina por los choques de las partículas contra las paredes del recipiente y también que la temperatura esta relacionada con la velocidad media de dichas partículas.Al calentar gas, comunicamos energía a las partículas, haciendo que incremente su energía cinética. Las partículas se moverán a mayor velocidad, y chocaran con mas frecuencia contra  las paredes del recipiente, originando, en consecuencia, un aumento de la presión.

Aplicaciones de la teoría cinética.

¿Por qué aumenta la presión al comprimir un gas?

Como ya sabes,la presión de un gas  es el resultado de los innumerables choques de sus partículas contra las paredes del recipiente que lo contiene. Por lo tanto si se incrementa el numero de estos choques ,también lo hará, en consecuencia, la presión.

Una de las situaciones en las que ocurre esto es cuando comprimimos el gas. En efecto, supongamos que tenemos un gas confinado en un recipiente a una presión determinada, que viene dada por los choques de sus partículas sobre las paredes. Si comprimimos el gas, el volumen disminuye y esto significa que el espacio en el que pueden moverse las partículas es menor.

Sin embargo, hay igual numero de partículas, pues no a cambiado la cantidad de gas. Por tanto, aumentara el numero de choques contra las paredes y, con ello, la presión.

Ademas, ese aumento se produce en la misma proporción que la disminución del volumen. Es decir,si el volumen se reduce a la mitad, la presión aumenta al doble.

Las propiedades de los gases.

El estado gaseoso es uno de los tres estados de agregación de la materia observables en nuestro entorno. Así por ejemplo,son gases el aire que respiramos,el vapor obtenido al calentar agua o el gas natural que usamos como combustible.

Los gases se caracterizan por una serie de propiedades que los diferencian de los sólidos y los líquidos.

• Pueden comprimirse: lo que significa que una misma cantidad de gas puede ocupar un volumen menor.
• Se difunden: tienden a expandirse por todo el espacio disponible. Esa es la razón por la cual,cuando colocamos un ambientador en un cierto lugar,al cabo de un tiempo se impregna toda la habitación con su aroma.
• Son fluidos: no tienen forma fija y adoptan la forma del recipiente que los contiene. De este modo, si se produce una abertura en el recipiente, el gas puede fluir a través de la misma hacia el exterior. Esto es lo que ocurre por ejemplo, cuando pulsamos una válvula de aerosol;observamos como de inmediato el gas sale proyectado con fuerza.
• Ejercen presión: los gases ejercen presión sobre las paredes  del recipiente que los contiene , por ejemplo,cuando llenamos una botella de oxigeno o gas butano. Para medir la presión que ejerce un gas contenido en un recipiente se usa un manómetro , que nos indica el valor de la presión en distintas unidades , como pascales, bares o atmósferas.
• Ocupan el volumen del recipiente: debido al fenómeno de difusión, los gases ocupan todo el espacio disponible. En el caso de un recipiente cerrado ,el gas lo ocupa por completo. A veces este hecho , junto con la presión que el gas ejerce, hace que el propio recipiente, si esta fabricado con material flexible,sufra modificaciones en su forma o tamaño, como les pasa a los globos, los flotadores o las colchonetas hinchables. 

Referencias:http://www.lamanzanadenewton.com/materiales/aplicaciones/ltc/La_Teoria_Cinetica.html

Relación entre temperatura y volumen. Ley de Charles.

4.  Relación entre temperatura y volumen. Se mantiene invariables la cantidad de gas y la presión. Procesos a presión constante. Procesos ISOBAROS.

Al calentar las moléculas de agua se moverán más rápido, lo que provocará un aumento inicial  de presión, pero como el émbolo es móvil es empujado hacia arriba, produciéndose un aumento de volumen. Al aumentar el volumen, disminuye la presión compensando el aumento inicial. Al final la presión permanecerá invariable.

Ejemplo: Si calentamos un recipiente dotado de un émbolo y con gas en su interior, el émbolo asciende evidenciando el aumento de volumen   que se produce.

Tomando datos d temperatura y volumen llegamos a la conclusión: “En un proceso a presión constante, temperatura y volumen son directamente proporcionales” Ley de Charles.

Bibliográfia: 
http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Apuntes/Apuntes3/TeorCin_LeyesGases.pdf

Presisón y Volumen. Ley de Boyle-Mariotte

3. Relación entre presión y volumen. Se mantienen invariables la cantidad de gas y la temperatura. Procesos a temperatura constante. Procesos ISOTERMOS.

Al disminuir el volumen las moléculas tienen menos espacio disponible y chocarán contra las paredes del recipiente lo que provocará un aumento de la presión.

Ejemplo: Tenemos una jeringa y tapemos para que no pueda salir gas. Si ahora aumentamos la presión sobre el émbolo el gas se comprime disminuyendo su volumen.

Legamos a la conclusión de que: “En un proceso a temperatura constante, presión y volumen son inversamente proporcionales”. Ley de Boyle- Mariotte.

Bibliográfia:
http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Apuntes/Apuntes3/TeorCin_LeyesGases.pdf

Relación entre presión y temperatura. ley de Gay-Lussac

2.- Relación entre presión y temperatura. Se mantienen invariables la cantidad de gas y el volumen. Procesos a volumen constante. Procesos ISOCOROS.
Al calentar las moléculas de agua se moverán más rápido. En consecuencia, los impactos contra las paredes serán más violentos y frecuentes con lo que aumentará la presión.

Ejemplo: Un neumático tiene mayor presión n su interior cuando l automóvil ha rodado varios kilómetros  y su temperatura aumenta debido al rozamiento con la carretera.

A conclusión llegamos que: “En un proceso a volumen constante, la presión y la temperatura absoluta (en kelvin) son directamente proporcionales. La Ley de Gay- Lussac.

Leyes de los gases. Relación entre presión y cantidad de gas

LEYES DE LOS GASES

La teoría cinética de la materia permite justificar el comportamiento de los gases.

 Por ejemplo la presión (p) de un gas depende de la cantidad de gas (n), del volumen del recipiente (v) y de la temperatura (T).

P= F(n, v, T)

Vamos a investigar cómo influye cada una de las variables (n, T, V) en la presión ejercida por el gas de la siguiente manera.

¿Cómo determinar la influencia de la cantidad de gas presente, el volumen del recipiente  y de la temperatura?

1.  Relación entre presión y cantidad de gas. Se mantienen invariables V y T

Al introducir más gas la presión aumentará, ya que como aumentan el número de moléculas de gas los choques contra las paredes serán más frecuentes.

Tomando datos de presión y cantidad de gas, llegaríamos a la conclusión de que  la presión y cantidad de gas son directamente proporcionales.

Ejemplo: La presión de un balón de fútbol  (V=cte) aumenta cuando introducimos aire mediante una bomba.

Bibliográfia:
http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Apuntes/Apuntes3/TeorCin_LeyesGases.pdf

TEORÍA CINÉTICA DE LA MATERIA...

En este bloc se te brindara información sobre  "La teoría cinética de la materia", así como sus postulados, leyes de los gases, algunos vídeos que expliquen mejor el tema, por si aún no es entendido e incluso una práctica demostrativa sobre las leyes de los gases, (Experimento) al igual que ejemplos de situaciones de como este tema esta implicado en el área de las ciencias biológicas y de la salud. 

Ley general de los gases.

La ley general de los gases también es conocida como ley combinada de los gases, es una ley que convina la ley de Boyle, la ley de Charles, y la ley de Gay-Lussac.

Estas tres leyes matemáticamente se refieren a a cada una de las variables termodinámicas con relación a otra mientras todo lo demás se  mantiene constante.

Esta ley establece como enunciado:

"el volumen ocupado por una masa gaseosa, es inversamente proporcional a las presiones y directamente proporcional a las temperaturas absolutas que soportan"

                                                                   

                                                           
                                                             
           

ley general de los gases 

https://quimicaenaccion.wikispaces.com/file/view/leyes.gif/161778251/563x408/leyes.gif

¿ QUÉ ES UN GAS ? - ESTADO GASEOSO : DOCUMENTAL COMPLETO

Para reforzar lo visto abajo , esta el siguiente documental que nos define un gas , como aire.

Deducción de las leyes de los gases a partir de la teoría cinética de los gase

En 1.857, el físico alemán R. Clausius desarrolló un modelo que pretendía explicar la naturaleza de la materia y reproducir su comportamiento. Se conoce como teoría cinético molecular o teoría cinética, y fue desarrollada inicialmente para los gases

La relación entre leyes de los gases y la Teoría cinético molecular es un ejemplo de método científico

Pero ¿que es un gas? 

un gas es un fluido expansible y comprensible , sin forma ni volumen propios , que es función a la relación de la teoría cinética , supone estar formado por moléculas eléctricamente neutras que se agitan permanentemente.La experiencia demuestra que si un masa de un gas se encuentra en equilibrio termodinámico el volumen que ocupa , su presión y su  temperatura están relacionados

La teoría cinética molecular explica el comportamiento de los gases mediante los siguientes supuestos

1. Los gases esta constituidos por moléculas que tienen una distancia de separación muy grande, considerándose pequeñas esferas elásticas 
2. La moléculas no ejercen entres si o sobre el recipiente otras fuerzas mas que las resultantes de su coaliciones mediante las cuales no hay perdida de energía por fricción durante el choque, llamadas coaliciones elásticas 
3. Esta moléculas se encuentran en movimiento continuo y al azar interrumpido únicamente por las coaliciones

Entonces se postula: "la energía cinética total de las moléculas que colisionan permanece constante"

Estas características son enunciadas en las leyes de los gases.

Que nos dice que cualquier gas puede describirse en función de 4 magnitudes. masa,volumen, presión y temperatura, estableciendo las siguientes relaciones cuantitativas

•  LEY DE BOYLE-MARIOTTE: PRESION Y VOLUMEN
• LEY DE CHARLES y GAY-LUSSAC: TEMPERATURA Y VOLUMEN
•  2ª LEY DE GAY-LUSSAC: PRESION Y TEMPERATURA

Referecias:

Física general, Santiago Burbano de Ercilla,Carlos Gracia Muñoz. 32 edición ,editorial Tebar.

físicauniversidadlaboralab.es,TEMA 2 GASES. PROPIEDADES. LEYES. TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR,2011

Diccionario de física ,Ed. Económica , Elie Lévy,3ra edición.

Presión y Temperatura

Presión.

Según la teoría Cinética, los gases ejercen presión sobre las paredes de los recipientes que los contengan, pues  la presión de un gas es debida a los continuos choques de las partículas que lo forman contra las paredes del recipiente.

Así entendemos que si metemos más gas en el recipiente la presión aumenta (más choques), y si sacamos gas la presión disminuye(menos choques).
Se cree que hay más presión si las partículas se encuentran en estado sólido, que en los otros estados.

Un gas con N moléculas,  con una masa m cada una,  y con una velocidad aleatoria promedio v, contenido en un volumen cúbico V, las partículas del gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que puede calcularse de manera estadística intercambiando momento lineal con las paredes en cada choque y efectuando una fuerza neta por unidad de área  que es la presión ejercida por el gas sobre la superficie sólida.  

 P= Nmv^2 /3V

Temperatura.

Si elevamos la temperatura, las partículas se moverán más rápidamente,  lo que provocara un aumento de los choques. Si enfriamos, se moverán más lentamente, menos choques.  

La Teoría Cinética de la materia brinda la posibilidad de establecer una escala d temperaturas cuyo cero no sea arbitrario(como en el caso de la escala centígrada, por ejemplo). El razonamiento sería el siguiente. 

Si la temperatura de una sustancia es proporcional a la energía de sus partículas(átomos, moléculas...)el cero de temperaturas debería fijarse allí donde las partículas no tuvieran energía. Esto es, cuando estuvieran totalmente quietas.

Este es el criterio para fijar el cero de la escala absoluta de temperaturas, cuya unidad es el kelvin (k).

El cero de la escala absoluta se corresponde con -273° C ( más exactamente -273, 15°C).

Nota: La física cuántica demuestra que ni en el cero absoluto la energía de las partículas puede ser cero.


Para transformar grados centígrados en Kelvin o viceversa se puede usar la siguiente ecuación:  


K=  273 + C 


Bibliográfia: 
http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Apuntes/Apuntes3/TeorCin_LeyesGases.pdf

Postulados de la materia

Para poder explicar y entender el comportamiento de la materia existe un modelo teórico que se basa en los siguientes postulados. 

Postulado 1: La materia está compuesta por partículas muy pequeñas llamadas  átomos, o por conglomerados de átomos conocidos por moléculas.

Postulado 2: Las partículas en la materia están en constante movimiento. Por lo tanto poseen energía cinética. La energía que poseen es proporcional a la temperatura. Esto es, si la temperatura es baja  su movimiento será lento. Si la temperatura asciende se mueven más rápidamente. 

Postulado 3: Las partículas poseen energía potencial como resultado de la atracción o rechazo entre si.

Postulado 4: Las partículas transfieren energía unas a otras durante choques interparticulares cuando no hay perdida neta de energía en el sistema donde estén.

Bibliográfia:
http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Apuntes/Apuntes3/TeorCin_LeyesGases.pdf

Estados de la materia

Pero, antes de continuar.

¿Cuál es la diferencia entre un líquido un sólido o un gas? 

En un sólido: Las fuerzas entre las partículas que lo forman son muy grandes, por eso están muy juntas. Las partículas No están del todo quietas,  tiene un movimiento de vibración. 

En un Gas: Las fuerzas de atracción en las partículas son muy débiles, por lo tanto se mueven en todas direcciones, chocando unas con otras y con las paredes del recipiente que las contiene.

En un Líquido: La situación es intermedia, las fuerzas de atracción no son tan grandes como en los sólidos, ni tan débiles como en los gases.

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Introducción

En la vida cotidiana, la materia que nos rodea se nos presenta en sus tres diferentes fases: gaseoso,  líquido y sólido. También nos es bien conocido el hecho de los cambios que pueden darse entre ellas. En efecto, los gases pueden licuarse, los líquidos solidificarse, y recíprocamente; un solido puede fundirse para dar un líquido y este a su vez puede evaporarse para formar un gas. Estos cambios, así como las propiedades mismas de la materia  en sus tres fases, deben estar relacionadas con el comportamiento de los átomos o las moléculas que los forman.

Lo que ya no es accesible en el examen de tales fenómenos a través de nuestros sentidos es saber por qué ocurren. ¿Cuáles son las propiedades características de cada una de estas fases en términos de partículas o entes que constituyen la materia? 

La teoría cinética de la materia  permite interpretar a los fenómenos macroscópicos y otros más, en términos del comportamiento de las moléculas que constituyen a la materia.

Teoría Cinética 

Teoría Cinética de la Materia 

En 1857, el físico alemán Clasius desarrollo una teoría que describe las propiedades de la materia y su comportamiento. Dicha teoría dice que, toda materia que vemos está formada por partículas muy pequeñas llamadas moléculas. Estas moléculas están en movimiento continuo y se encuentran unidas por la fuerza de cohesión que existe entre moléculas de una misma materia. Entre una y otra molécula hay un espacio vacío ya que están en continuo movimiento.

El modelo cinético molecular en sus inicios se desarrollo para los gases, sin embargo se puede aplicar a los tres estados de la materia.

· Estado sólido: las moléculas están muy juntas y se mueven oscilando alrededor de posiciones fijas. En el estado sólido las fuerzas de cohesión son muy grandes.

· Estado líquido: las moléculas están más separadas y se mueven de manera que pueden cambiar sus posiciones, pero las fuerzas de cohesión, aunque son menos intensas que en el estado sólido, impiden que las moléculas puedan independizarse.

· Estado gaseoso: las moléculas están totalmente separadas unas de otras y se mueven libremente; no existen fuerzas de cohesión.

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Video: Donde se explica la "Teoría Cinética de la materia"