TEMPERATURA, PRESIÓN Y CAMBIOS DE ESTADO
Teoría cinética y temperatura
Los gases son fáciles de describir desde el punto de vista de la teoría cinética. En un recipiente sus partículas se mueven en línea recta hasta que chocan con otras partículas o con las paredes del recipiente, resultando un movimiento en zigzag denominado movimiento térmico.
Si se aporta energía al gas, aumenta la velocidad media de sus partículas y, por tanto, la energía cinética media (Ec=1/2mv2). Como consecuencia de ello aumenta su temperatura.
MOVIMIENTO TÉRMICO Y TEMPERATURA
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La temperatura de un sistema material es proporcional a la energía cinética media de sus partículas. |
Escalas termométricas
Escala centígrada: Tiene como unidad del grado centígrado (ºC). En esta escala el cero (0 ºC) corresponde con la temperatura de fusión del hielo, mientras que a la temperatura de ebullición del agua le corresponde 100ºC.
Escala absoluta, o Kelvin: Tiene como unidad el grado kelvin (ºK) y su valor mínimo es el cero absoluto (0 ºK), situado a -273,15 ºC. A esa temperatura las partículas de cualquier sistema material estarían inmóviles, sin energía cinética. En esta escala el agua funde a 273 ºK y hierve a 373 ºK.
Escala Fahrenheit: Tiene unidad el grado fahrenheit (ºF). En esta escala el agua funde a 32 ºF y hierve a 212 ºF.
Temperatura (ºK)= ºC + 273,15
Temperatura (ºC)=5/9·(ºF-32)
Teoría cinética y presión
Las partículas de un gas chocan continuamente contra las paredes del recipiente en que se encuentran y en cada choque ejercen una fuerza.
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La presión que ejerce un gas es consecuencia de los choque de sus partículas contra las paredes del recipiente. |
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Cambio de volumen a temperatura constante |
Cambio de temperatura a volumen constante |
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Si disminuye el volumen, manteniendo constante la temperatura, la frecuencia de los choques entre partículas es mayor, y como consecuencia,la presión aumenta |
Si aumenta la temperatura, a volumen constante, aumenta la energía cinética media de las partículas. La intensidad de los choques y su frecuencia será mayor y la presión aumenta. |
Los cambios de estado según la teoría cinética
Los efectos de la temperatura y la presión sobre las propiedades de un gas se puede extender también a sólidos y líquidos.
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Efecto de la temperatura. En los sólidos, cuando aumenta la temperatura, aumenta la vibración de las partículas y la estructura pierde fortaleza y rigidez. En los líquidos, al aumentar la temperatura y la vibración de las partículas, estas pueden alejarse con más facilidad de las partículas vecina.
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Fusión |
Vaporización |
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Al calentar el sólido, aumenta la vibración de sus partículas hasta llegar a vencer las fuerzas de cohesión. La red cristalina se desmorona. |
Al calentar el líquido, cada vez más partículas adquieren energía suficiente para abandonar su superficie, pasando a estado gaseoso.
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Efecto de la presión. En general el aumento de la presión sobre un sistema material aumenta el acercamiento entre sus partículas y, por tanto, aumentan las fuerzas de cohesión.
Por ejemplo al comprimir el gas amoníaco, a una temperatura constante de 25ºC, se licua a 9,8 atmósferas de presión.
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