Toda la materia, no importa lo sólida que usted le parezca está hecha de pequeños “bloques de construcción”, que también están a su vez mayoritariamente constituidos por espacio vacío. Esto es lo que llamamos átomos; que se combinan para formar moléculas, las que forman compuestos y todas las sustancias de las que está hecha la materia.
- Todo está hecho de átomos.
Hidrógeno (H) es el elemento más liviano y original después del Big-Bang y constituye el 90% de todo el universo. El resto de los elementos fueron formados en estrellas.
- Somos polvo de estrellas.
Los seres vivos están formados principalmente de cuatro elementos; carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N).
El aire (mezcla de gases) de la atmósfera de la Tierra contiene 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, 0,9% de argón, 0,04% de dióxido de carbono y trazas de hidrógeno, helio y una cantidad variable de vapor de agua.
El aire (mezcla de gases) de la atmósfera de la Tierra contiene 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, 0,9% de argón, 0,04% de dióxido de carbono y trazas de hidrógeno, helio y una cantidad variable de vapor de agua.
- Los átomos no tienen edad.
Están en todas partes desde el inicio del tiempo, reciclados de innumerables formas.
La primera evidencia directa de los átomos se atribuye al botánico Robert Brown en 1827, cuando Brown estudiaba granos de polen suspendidos en agua bajo un microscopio.
Los átomos se combinan para formar moléculas.
Así, dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, producen una molécula de agua.
Una molécula es la menor división de la materia que mantiene las propiedades químicas de la sustancia que la originó.
Las moléculas son eléctricamente neutras.
Las moléculas como componentes de la materia son comunes. También constituyen la mayor parte de los océanos y la atmósfera.
La primera evidencia directa de los átomos se atribuye al botánico Robert Brown en 1827, cuando Brown estudiaba granos de polen suspendidos en agua bajo un microscopio.
Los átomos se combinan para formar moléculas.
Así, dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, producen una molécula de agua.
Una molécula es la menor división de la materia que mantiene las propiedades químicas de la sustancia que la originó.
Las moléculas son eléctricamente neutras.
Las moléculas como componentes de la materia son comunes. También constituyen la mayor parte de los océanos y la atmósfera.
La mayoría de las sustancias orgánicas son moléculas. Las sustancias de la vida son moléculas, como las proteínas. Sin embargo, muchas sustancias en la experiencia ordinaria, como rocas, sales y metales, están compuestas de redes cristalinas de átomos o iones unidos químicamente, pero no están hechas de moléculas discretas.
https://en.wikipedia.org/wiki/Organic_chemistry
https://en.wikipedia.org/wiki/Metalhttps://en.wikipedia.org/wiki/Ion
https://en.wikipedia.org/wiki/Organic_chemistry
https://en.wikipedia.org/wiki/Metalhttps://en.wikipedia.org/wiki/Ion
Sólidos, líquidos, gases y plasma
La materia existe en cuatro fases (estados): sólido, líquido, gaseoso y plasma.
En todos las fases las moléculas siempre están en movimiento.
En los sólidos las moléculas vibran alrededor de posiciones fijas.
En los líquidos las moléculas poseen mayor energía de vibración y sus posiciones no son fijas, pero toman la forma del recipiente que las contiene.
Si las moléculas poseen mucha más energía, las vibraciones son más intensas y se liberan unas de las otras, pasan a la fase gaseosa.
Usted tiene esa experiencia con el agua, que puede estar en fase sólida (hielo), líquida (agua) y gaseosa (vapor de agua).
Los líquidos y gases se llaman fluidos porque se les puede hacer fluir o moverse. En cualquier fluido, las moléculas están en movimiento constante y aleatorio, chocando entre sí y con las paredes del recipiente.
Una molécula de vapor de agua tiene la misma composición química, H2O, que una molécula de agua líquida o una molécula de hielo.
A temperatura y presión muy alta, por ejemplo, en el Sol, la materia se descompone hasta el nivel de los átomos. Los electrones ya no están ligados a los núcleos atómicos dejando un ion libre. La mezcla resultante de átomos neutros, electrones libres e iones cargados se llama plasma.
Un plasma no tiene forma o volumen definidos.
A diferencia de los gases, los plasmas son eléctricamente conductores, producen campos magnéticos y responden fuertemente a las fuerzas electromagnéticas.
https://en.wikipedia.org/wiki/State_of_matter#Phase_transitions
Energía interna (energía térmica)
Un cuerpo como una bola de pin-pon en juego, puede tener cierta cantidad de energía cinética (0.5 m v2) y de energía potencial gravitatoria (m g h), de acuerdo con su masa, velocidad y posición relativa..
La materia existe en cuatro fases (estados): sólido, líquido, gaseoso y plasma.
En todos las fases las moléculas siempre están en movimiento.
En los sólidos las moléculas vibran alrededor de posiciones fijas.
En los líquidos las moléculas poseen mayor energía de vibración y sus posiciones no son fijas, pero toman la forma del recipiente que las contiene.
Si las moléculas poseen mucha más energía, las vibraciones son más intensas y se liberan unas de las otras, pasan a la fase gaseosa.
Usted tiene esa experiencia con el agua, que puede estar en fase sólida (hielo), líquida (agua) y gaseosa (vapor de agua).
Los líquidos y gases se llaman fluidos porque se les puede hacer fluir o moverse. En cualquier fluido, las moléculas están en movimiento constante y aleatorio, chocando entre sí y con las paredes del recipiente.
- ¡Cualquier sustancia puede ocurrir en cualquier fase!
Una molécula de vapor de agua tiene la misma composición química, H2O, que una molécula de agua líquida o una molécula de hielo.
A temperatura y presión muy alta, por ejemplo, en el Sol, la materia se descompone hasta el nivel de los átomos. Los electrones ya no están ligados a los núcleos atómicos dejando un ion libre. La mezcla resultante de átomos neutros, electrones libres e iones cargados se llama plasma.
Un plasma no tiene forma o volumen definidos.
A diferencia de los gases, los plasmas son eléctricamente conductores, producen campos magnéticos y responden fuertemente a las fuerzas electromagnéticas.
https://en.wikipedia.org/wiki/State_of_matter#Phase_transitions
Energía interna (energía térmica)
Un cuerpo como una bola de pin-pon en juego, puede tener cierta cantidad de energía cinética (0.5 m v2) y de energía potencial gravitatoria (m g h), de acuerdo con su masa, velocidad y posición relativa..
Sin embargo, el aire dentro de la bola y aún su misma superficie poseen -energía cinética microscópica-, debido al movimiento de sus partículas (moléculas y átomos), que pueden trasladarse, rotar y vibrar respecto a posiciones de equilibrio.
Esto es lo que llamamos “energía interna” o “energía térmica” del cuerpo.
Tomado en cuenta esto, generalmente decimos que el cuerpo está “caliente”, “tibio”, o “frío”:
Consideramos que un cuerpo está caliente, si tienen mayor energía interna que un cuerpo frío, porque en el primero las partículas se mueven más rápido y esto es la base de la “teoría cinética molecular”.
Dos cuerpo pueden transmitirse su energía térmica de tres maneras:
1. Conducción: Si las partículas colisionan unas con otras y se transmiten energía cinética, por ejemplo, del café caliente a la taza.
2. Convección: Cuando hay movimiento de las partículas debido a diferencias de densidad, por ejemplo, entre los diferentes niveles del agua que se calienta en una cafetera y entre los gases de la atmósfera de los planetas.
3. Radiación: Cuando no se necesita contacto ni movimiento de materia, por ejemplo, la energía electromagnética que se transmite desde una estrella hasta la atmósfera de un planetas.
Si entre dos cuerpos que están en contacto térmico no ocurre transmisión de energía, se dice que los cuerpos están en “equilibrio térmico” y como veremos luego, que están “a la misma temperatura”.
La cantidad de energía térmica -que se transmite- de un cuerpo a otro se denomina calor.
El calor siempre fluye desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura.
En gases la temperatura es proporcional a la energía cinética promedio de sus partículas. En líquidos y sólidos la relación es aproximada.
La temperatura no depende de la cantidad de partículas del cuerpo, por eso la temperatura del agua hirviendo es la misma en toda la cafetera, o en solo una taza.
4. Temperatura y termómetros
La temperatura de un sistema es una propiedad que determina si este se encuentra o no en equilibrio térmico con otros sistemas. Esto requiere que los dos sistemas que se encuentran en contacto físico no intercambien energía térmica, por consiguiente, están a la misma temperatura.
La dirección de una posible transmisión de energía térmica siempre ocurre del cuerpo caliente hacia el cuerpo frío.
La temperatura de un sistema es una cantidad física que expresa el grado de calor o frialdad del sistema.
La energía térmica que se transmite de un sistema a otro, debido a una diferencia de temperatura, se llama calor.
El calor entonces siempre fluye del sistema con mayor temperatura al que tienen menor temperatura.
La energía térmica mide la cantidad total de energía de las moléculas del sistema.
La temperatura mide la energía cinética promedio de cada molécula en el sistema.
Cuando la temperatura de una cierta pieza de materia cambia, otras características del material también cambian, como tamaño, conducción de la electricidad, propiedades ópticas, etc.
Estas características pueden usarse como variables termométricas, para construir termómetros. La más usada es la dilatación térmica, puesto que la gran mayoría de las sustancias se expande cuando la temperatura aumenta y se contrae cuando disminuye.
La temperatura se mide con un termómetro.
Los termómetros se calibran en varias escalas de temperatura que históricamente han utilizado varios puntos de referencia y sustancias termométricas para su definición. Las escalas más comunes son la escala Celsius (°C), la escala Fahrenheit (°F) y la escala Kelvin (K), que es la adoptada por el Sistema Internacional de Unidades (SI).
El termómetro más usado es el de -mercurio en un tubo capilar de vidrio-, que emplea la dilatación relativa del mercurio y el vidrio como escala termométrica.
Para calibrar un termómetro de mercurio en vidrio, en la escala Celsius, se procede de la siguiente manera:
1. Se coloca el termómetro en una mezcla de hielo y agua en equilibrio a la presión de una atmósfera. Cuando la columna de mercurio se estabiliza se hace una marca en el termómetro. Este es el punto normal de congelación del agua y se le asigna una temperatura de 0°C.
2. Se coloca el termómetro en agua hirviendo a la presión de una atmósfera. Cuando el termómetro alcanza el equilibrio térmico, se hace una segunda marca a la altura de la columna de mercurio. Este es el punto normal de ebullición del agua y se le asigna una temperatura de 100°C.
El espacio entre las dos marcas se divide en 100 intervalos iguales, cada uno es 1°C. Luego la escala se amplia para temperaturas superiores e inferiores a los dos puntos fijos. Para medir la temperatura de cualquier sistema, el termómetro se coloca en contacto físico, se espera que alcance el equilibrio térmico y se lee la temperatura en la escala.
En la escala de temperatura Fahrenheit los valores asignados a los puntos fijos son 32°F y 212°F y la separación en la escala se dividió en 180 partes. Evidentemente un cambio de temperatura de 1°F es menor que un cambio de 1°C.
Se puede concluir que la relación entre estas dos escalas es la siguiente:
Es interesante que -40°C = -40°F ¡pruébelo!
Posteriormente se encontró que, en los termómetros de gas a volumen constante, la presión es muy simple de medir, independientemente del tipo de gas y que basta con un único punto fijo para establecer la escala. Se escogió como el punto triple del agua (hielo agua y vapor en equilibrio térmico) que es igual a 0,01C°.
Así resultó la escala Kelvin. La temperatura del punto triple del agua se definió como 273,16 K Además un cambio de temperatura de 1K es igual a 1°C. Entonces la relación entre estas dos escalas es:
·TK = tc +273,15
https://en.wikipedia.org/wiki/Temperature#Kinetic_theory_approach
https://en.wikipedia.org/wiki/Mercury-in-glass_thermometer
5. Calorimetría del agua
La cantidad de calor (energía) que se debe transmitir a un gramo de agua (1 centímetro cúbico), a temperatura y presión normal, se denomina 1 caloría (= 4,18 joule).
Si la sustancia no es agua líquida, la cantidad de calor necesaria para ese cambio es diferente. Para el hielo y el vapor de agua es 0,50 calorías, mientras que para el vidrio es 0,20 calorías.
La cantidad 1 caloría/gramo °C = 4,18 joule/gramo °C, se denomina calor específico del agua. De manera semejante se define el calor específico para cualquier otra sustancia.
En el caso del agua, si la masa es m y el cambio de temperatura es ΔT, obviamente la cantidad de calorías requerida es:
Si usted mezcla agua caliente y agua fría, la temperatura final puede decirse que es tibia.
Utilizando la relación anterior y la conservación de la energía, puesto que el calor que cede el agua caliente debe ser igual al que gana el agua fría, se puede encontrar la temperatura final.
Si lo quiere verificar en la práctica, debe hacer la experiencia en un recipiente que no permita la transmisión de calor desde o hacia el medio (un calorímetro).
Obviamente si mezcla dos cantidades iguales de agua a temperaturas t1 y t2, repetitivamente (t2 > t1), la temperatura final t será:
¡0°Cy 100°C dará 50°C, 50°C y 50°C dará 50°, 90°C y 100°C dará 95°C!
Una botella “termo” (frasco de Dewar) puede considerarse un calorímetro apropiado, para mantener algo fija la temperatura del líquido en su interior.
Podría usarse para café caliente (70°C), o para nitrógeno líquido (77K). pero en ambos casos el termo debe aclimatarse con mucho cuidado y lentamente.
https://en.wikipedia.org/wiki/Calorie
https://en.wikipedia.org/wiki/Calorimeter
6. Cambios de fase del agua
Suponga que usted inicia un experimento con 1 kg de hielo, a la temperatura de -10°C y a la presión atmosférica estándar.
1. Le suministra calor de manera que su temperatura global vaya aumentando, pero siempre de manera “cuasi estática”. Debe proporcionar 2093 joules (calor) por cada grado Celsius que aumente la temperatura.
2. Cuando la temperatura del hielo llega a 0°C, un nuevo suministro de calor no aumenta la temperatura; el hielo comienza a fundir, porque se ha alcanzado el punto de fusión del hielo (o punto de congelación del agua). Debe suministrar una cantidad de calor igual a 334 kJ (kilo joules), para fundir completamente el kilogramo de hielo. Esta cantidad se llama calor latente de fusión.
3. Continuando el suministro de calor, el agua comienza a aumentar su temperatura hasta llegar 100°C. La cantidad de calor requerida para calentar todo el kilogramo de agua es 4187 J, por cada grado Celsius.
4. Un nuevo suministro de calor no aumenta la temperatura del agua. El agua comienza a evaporar (pasar de líquido a vapor). Se ha alcanzado la temperatura del punto de ebullición del agua (o de condensación del vapor). Debe suministrar 2257 kJ para evaporar el kilogramo de agua.
5. Finalmente, si continúa suministrando calor, tendrá vapor sobrecalentado, que requiere 1996 J por cada grado Celsius.
Los calores latentes de fusión y de vaporización para otras sustancias tienen una definición equivalente.
https://en.wikipedia.org/wiki/Latent_heat
7. Gas ideal
Trabajando experimentalmente con gases diluidos (baja densidad, pocas partículas por centímetro cúbico), Robert Boyle encontró en 1662 que:
- Si la temperatura se mantiene constante, el producto de la presión y el volumen del gas es constante.
Este resultado se conoce como ley de Boyle:
(a temperatura constante)
1 y 2 representan dos estados en equilibrio del gas es estudio.
Note que producto PV tiene unidades de energía. [newton/metro2 x metro cúbico = newton metro = joule].
Pero en 1964, cuando se trabajó con gases diluidos con termómetros de gas y se definió la escala Kelvin, se encontró que:
- La temperatura es proporcional a la presión, si el volumen es constante.
Además, desde 1802 se conoce la ley de Charles y Gay Lussac:
- La temperatura absoluta (Kelvin) del gas es proporcional al volumen si la presión se mantiene constante.
· (a presión constante)
Combinado los resultados anteriores y un aporte de Avogadro, se puede presentar una ecuación para describir el comportamiento de un gas ideal, de la siguiente manera:
(si el número de moléculas es constante)
O si lo prefiere:
Donde n es el número de moles del gas (cantidad de sustancia) y
R=8,314 joule/mol kelvin, es la constante universal de los gases ideales.
Esto es lo que llamamos “energía interna” o “energía térmica” del cuerpo.
Tomado en cuenta esto, generalmente decimos que el cuerpo está “caliente”, “tibio”, o “frío”:
Consideramos que un cuerpo está caliente, si tienen mayor energía interna que un cuerpo frío, porque en el primero las partículas se mueven más rápido y esto es la base de la “teoría cinética molecular”.
Dos cuerpo pueden transmitirse su energía térmica de tres maneras:
1. Conducción: Si las partículas colisionan unas con otras y se transmiten energía cinética, por ejemplo, del café caliente a la taza.
2. Convección: Cuando hay movimiento de las partículas debido a diferencias de densidad, por ejemplo, entre los diferentes niveles del agua que se calienta en una cafetera y entre los gases de la atmósfera de los planetas.
3. Radiación: Cuando no se necesita contacto ni movimiento de materia, por ejemplo, la energía electromagnética que se transmite desde una estrella hasta la atmósfera de un planetas.
Si entre dos cuerpos que están en contacto térmico no ocurre transmisión de energía, se dice que los cuerpos están en “equilibrio térmico” y como veremos luego, que están “a la misma temperatura”.
La cantidad de energía térmica -que se transmite- de un cuerpo a otro se denomina calor.
El calor siempre fluye desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura.
En gases la temperatura es proporcional a la energía cinética promedio de sus partículas. En líquidos y sólidos la relación es aproximada.
La temperatura no depende de la cantidad de partículas del cuerpo, por eso la temperatura del agua hirviendo es la misma en toda la cafetera, o en solo una taza.
4. Temperatura y termómetros
La temperatura de un sistema es una propiedad que determina si este se encuentra o no en equilibrio térmico con otros sistemas. Esto requiere que los dos sistemas que se encuentran en contacto físico no intercambien energía térmica, por consiguiente, están a la misma temperatura.
La dirección de una posible transmisión de energía térmica siempre ocurre del cuerpo caliente hacia el cuerpo frío.
La temperatura de un sistema es una cantidad física que expresa el grado de calor o frialdad del sistema.
La energía térmica que se transmite de un sistema a otro, debido a una diferencia de temperatura, se llama calor.
El calor entonces siempre fluye del sistema con mayor temperatura al que tienen menor temperatura.
La energía térmica mide la cantidad total de energía de las moléculas del sistema.
La temperatura mide la energía cinética promedio de cada molécula en el sistema.
Cuando la temperatura de una cierta pieza de materia cambia, otras características del material también cambian, como tamaño, conducción de la electricidad, propiedades ópticas, etc.
Estas características pueden usarse como variables termométricas, para construir termómetros. La más usada es la dilatación térmica, puesto que la gran mayoría de las sustancias se expande cuando la temperatura aumenta y se contrae cuando disminuye.
La temperatura se mide con un termómetro.
Los termómetros se calibran en varias escalas de temperatura que históricamente han utilizado varios puntos de referencia y sustancias termométricas para su definición. Las escalas más comunes son la escala Celsius (°C), la escala Fahrenheit (°F) y la escala Kelvin (K), que es la adoptada por el Sistema Internacional de Unidades (SI).
El termómetro más usado es el de -mercurio en un tubo capilar de vidrio-, que emplea la dilatación relativa del mercurio y el vidrio como escala termométrica.
Para calibrar un termómetro de mercurio en vidrio, en la escala Celsius, se procede de la siguiente manera:
1. Se coloca el termómetro en una mezcla de hielo y agua en equilibrio a la presión de una atmósfera. Cuando la columna de mercurio se estabiliza se hace una marca en el termómetro. Este es el punto normal de congelación del agua y se le asigna una temperatura de 0°C.
2. Se coloca el termómetro en agua hirviendo a la presión de una atmósfera. Cuando el termómetro alcanza el equilibrio térmico, se hace una segunda marca a la altura de la columna de mercurio. Este es el punto normal de ebullición del agua y se le asigna una temperatura de 100°C.
El espacio entre las dos marcas se divide en 100 intervalos iguales, cada uno es 1°C. Luego la escala se amplia para temperaturas superiores e inferiores a los dos puntos fijos. Para medir la temperatura de cualquier sistema, el termómetro se coloca en contacto físico, se espera que alcance el equilibrio térmico y se lee la temperatura en la escala.
En la escala de temperatura Fahrenheit los valores asignados a los puntos fijos son 32°F y 212°F y la separación en la escala se dividió en 180 partes. Evidentemente un cambio de temperatura de 1°F es menor que un cambio de 1°C.
Se puede concluir que la relación entre estas dos escalas es la siguiente:
Es interesante que -40°C = -40°F ¡pruébelo!
Posteriormente se encontró que, en los termómetros de gas a volumen constante, la presión es muy simple de medir, independientemente del tipo de gas y que basta con un único punto fijo para establecer la escala. Se escogió como el punto triple del agua (hielo agua y vapor en equilibrio térmico) que es igual a 0,01C°.
Así resultó la escala Kelvin. La temperatura del punto triple del agua se definió como 273,16 K Además un cambio de temperatura de 1K es igual a 1°C. Entonces la relación entre estas dos escalas es:
·TK = tc +273,15
https://en.wikipedia.org/wiki/Temperature#Kinetic_theory_approach
https://en.wikipedia.org/wiki/Mercury-in-glass_thermometer
5. Calorimetría del agua
La cantidad de calor (energía) que se debe transmitir a un gramo de agua (1 centímetro cúbico), a temperatura y presión normal, se denomina 1 caloría (= 4,18 joule).
Si la sustancia no es agua líquida, la cantidad de calor necesaria para ese cambio es diferente. Para el hielo y el vapor de agua es 0,50 calorías, mientras que para el vidrio es 0,20 calorías.
La cantidad 1 caloría/gramo °C = 4,18 joule/gramo °C, se denomina calor específico del agua. De manera semejante se define el calor específico para cualquier otra sustancia.
En el caso del agua, si la masa es m y el cambio de temperatura es ΔT, obviamente la cantidad de calorías requerida es:
Si usted mezcla agua caliente y agua fría, la temperatura final puede decirse que es tibia.
Utilizando la relación anterior y la conservación de la energía, puesto que el calor que cede el agua caliente debe ser igual al que gana el agua fría, se puede encontrar la temperatura final.
Si lo quiere verificar en la práctica, debe hacer la experiencia en un recipiente que no permita la transmisión de calor desde o hacia el medio (un calorímetro).
Obviamente si mezcla dos cantidades iguales de agua a temperaturas t1 y t2, repetitivamente (t2 > t1), la temperatura final t será:
¡0°Cy 100°C dará 50°C, 50°C y 50°C dará 50°, 90°C y 100°C dará 95°C!
Una botella “termo” (frasco de Dewar) puede considerarse un calorímetro apropiado, para mantener algo fija la temperatura del líquido en su interior.
Podría usarse para café caliente (70°C), o para nitrógeno líquido (77K). pero en ambos casos el termo debe aclimatarse con mucho cuidado y lentamente.
https://en.wikipedia.org/wiki/Calorie
https://en.wikipedia.org/wiki/Calorimeter
6. Cambios de fase del agua
Suponga que usted inicia un experimento con 1 kg de hielo, a la temperatura de -10°C y a la presión atmosférica estándar.
1. Le suministra calor de manera que su temperatura global vaya aumentando, pero siempre de manera “cuasi estática”. Debe proporcionar 2093 joules (calor) por cada grado Celsius que aumente la temperatura.
2. Cuando la temperatura del hielo llega a 0°C, un nuevo suministro de calor no aumenta la temperatura; el hielo comienza a fundir, porque se ha alcanzado el punto de fusión del hielo (o punto de congelación del agua). Debe suministrar una cantidad de calor igual a 334 kJ (kilo joules), para fundir completamente el kilogramo de hielo. Esta cantidad se llama calor latente de fusión.
3. Continuando el suministro de calor, el agua comienza a aumentar su temperatura hasta llegar 100°C. La cantidad de calor requerida para calentar todo el kilogramo de agua es 4187 J, por cada grado Celsius.
4. Un nuevo suministro de calor no aumenta la temperatura del agua. El agua comienza a evaporar (pasar de líquido a vapor). Se ha alcanzado la temperatura del punto de ebullición del agua (o de condensación del vapor). Debe suministrar 2257 kJ para evaporar el kilogramo de agua.
5. Finalmente, si continúa suministrando calor, tendrá vapor sobrecalentado, que requiere 1996 J por cada grado Celsius.
Los calores latentes de fusión y de vaporización para otras sustancias tienen una definición equivalente.
https://en.wikipedia.org/wiki/Latent_heat
7. Gas ideal
Trabajando experimentalmente con gases diluidos (baja densidad, pocas partículas por centímetro cúbico), Robert Boyle encontró en 1662 que:
- Si la temperatura se mantiene constante, el producto de la presión y el volumen del gas es constante.
Este resultado se conoce como ley de Boyle:
(a temperatura constante)
1 y 2 representan dos estados en equilibrio del gas es estudio.
Note que producto PV tiene unidades de energía. [newton/metro2 x metro cúbico = newton metro = joule].
Pero en 1964, cuando se trabajó con gases diluidos con termómetros de gas y se definió la escala Kelvin, se encontró que:
- La temperatura es proporcional a la presión, si el volumen es constante.
Además, desde 1802 se conoce la ley de Charles y Gay Lussac:
- La temperatura absoluta (Kelvin) del gas es proporcional al volumen si la presión se mantiene constante.
· (a presión constante)
Combinado los resultados anteriores y un aporte de Avogadro, se puede presentar una ecuación para describir el comportamiento de un gas ideal, de la siguiente manera:
(si el número de moléculas es constante)
O si lo prefiere:
Donde n es el número de moles del gas (cantidad de sustancia) y
R=8,314 joule/mol kelvin, es la constante universal de los gases ideales.
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