Ley de Avogadro en 22:14

La ley de Gay-Lussac no tenía una interpretación adecuada en base a los postulados de la teoría atómica de Dalton. Para John Dalton y sus seguidores, las partículas que forman los elementos eran los átomos y según su hipotesis de máxima simplicidad si dos elementos forman un sólo compuesto, éste tendrá un átomo de cada elemento. Así, para el agua suponía una fórmula HO. Según esto, un volumen de hidrógeno reacciona con un volumen de oxígeno para dar dos volúmenes de agua, en contra de los datos experimentales.

No fue hasta 1814 cuando Avogadro admitió la existencia de moléculas formadas por dos o más átomos. Según Avogadro, en una reacción química una molécula de reactivo debe reaccionar con una o varias moléculas de otro reactivo, dando lugar a una o varias moléculas del producto, pero una molécula no puede reaccionar con un número no entero de moléculas, ya que la unidad mínima de un reactivo es la molécula. Debe existir, por tanto, una relación de números enteros sencillos entre las moléculas de los reactivos, y entre éstas moléculas y las del producto.

Según la ley de Gay-Lussac esta misma relación es la que ocurre entre los volúmenes de los gases en una reacción química. Por ello, debe de existir una relación directa entre éstos volúmenes de gases y el número de moléculas que contienen.

La ley de Avogadro dice que:

"Volúmenes iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas"
También el enunciado inverso es cierto: "Un determinado número de moléculas de dos gases diferentes ocupan el mismo volumen en idénticas condiciones de presión y temperatura".

Esta ley suele enunciarse actualmente también como: "La masa atómica o átomo-gramo de diferentes elementos contienen el mismo número de átomos".

El valor de este número, llamado número de Avogadro es aproximadamente 6,02214199 × 1023 y es también el número de moléculas que contiene una molécula gramo o mol.

Para explicar esta ley, Avogadro señaló que las moléculas de la mayoría de los gases elementales más habituales eran diatómicas (hidrógeno, cloro, oxígeno, nitrógeno, etc), es decir, que mediante reacciones químicas se pueden separar en dos átomos.

La ley de Avogadro no fue admitida inicialmente por la comunidad científica. No lo fue hasta que en 1860 Cannizaro presentó en una reunión científica en Karlsruhe un artículo (publicado en 1858) sobre las hipótesis de Avogadro y la determinación de pesos atómicos.

Con estas suposiciones, la justificación de la ley de los volúmenes de combinación de Gay-Lussac es bastante sencilla, como se muestra en los siguientes ejemplos.

Ley de Boyle en 22:07

La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle, como se la conoce a veces), formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante, y dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión: PV=K

Donde K es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.

Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. El valor exacto de la constante k no es necesario conocerlo para poder hacer uso de la Ley; si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:

P1V1=P2V2

Además Se Obtiene Despejada Que:

P1=P2V2/V1
V1=P2V2/P1
P2=P1V1/V2
V2=P1V1/P2

DONDE:

P1= Presion Inicial
P2= Presion Final
V1= Volumen Inicial
V2= Volumen Final

Gases en 21:59

Se denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composición son moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene, con respecto a los gases las fuerzas gravitatorias y de atracción entre partículas resultan insignificantes. Es considerado en algunos diccionarios como sinónimo de vapor, aunque no hay que confundir sus conceptos, ya que el termino de vapor se refiere estrictamente para aquel gas que se puede condensar por presurización a temperatura constante. Gas, sustancia en uno de los tres estados diferentes de la materia ordinaria, que son el sólido, el líquido y el gaseoso. Los sólidos tienen una forma bien definida y son difíciles de comprimir. Los líquidos fluyen libremente y están limitados por superficies que forman por sí solos. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos.

Para el comportamiento térmico de partículas de la materia existen cuatro cantidades medibles que son de gran interés: presión, volumen, temperatura y masa de la muestra del material.

Cualquier gas se considera como un fluido, porque tiene las propiedades que le permiten comportarse como tal.

Sus moléculas, en continuo movimiento, logran colisionar las paredes que los contiene y casi todo el tiempo ejercen una presión permanente. Como el gas se expande, la energía intermolecular (entre molécula y molécula) hace que un gas, al ir añadiéndole energía calorífica, tienda a aumentar su volumen.

Un gas tiende a ser activo químicamente debido a que su superficie molecular es también grande, es decir entre cada partícula se realiza mayor contacto, haciendo más fácil una o varias reacciones entre las sustancias.

Para entender mejor el comportamiento de un gas siempre se realizan estudios con respecto al gas ideal aunque este en realidad nunca existe y las propiedades de este son:

Un gas está constituido por moléculas de igual tamaño y masa, pero una mezcla de gases diferentes, no.
Se le supone con un número pequeño de moléculas, así su densidad es baja y su atracción molecular es nula.
El volumen que ocupa el gas es mínimo, en comparación con el volumen total del recipiente.
Las moléculas de un gas contenidas en un recipiente, se encuentran en constante movimiento, por lo que chocan, ya entre sí o contra las paredes del recipiente que las contiene.
Para explicar el comportamiento de los gases, las nuevas teorías utilizan tanto la estadística como la teoría cuántica, además de experimentar con gases de diferentes propiedades o propiedades límite, como el UF6, que es el gas más pesado conocido.

Un gas no tiene forma ni volumen fijo; se caracteriza por la casi nula cohesión y a la gran energía cinética de sus moléculas, las cuales se mueven.

Ley de Charles y Gay-Lussac en 21:53

La ley de Charles y Gay-Lussac, frecuentemente llamada ley de Charles o ley de Gay-Lussac en la que se explica las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, Charles dice que a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que "temperatura" significa movimiento de las partículas. Así que, a mayor movimiento de las partículas (temperatura), mayor volumen del gas.

La ley fue publicada primero por Louis Joseph Gay-Lussac en 1802, pero hacía referencia al trabajo no publicado de Jacques Charles, de alrededor de 1787, lo que condujo a que la ley sea usualmente atribuida a Charles. La relación había sido anticipada anteriormente en los trabajos de Guillaume Amontons en 1702.

La ley de Charles es una de las más importantes leyes acerca del comportamiento de los gases, y ha sido usada de muchas formas diferentes, desde globos de aire caliente hasta acuarios. Se expresa por la fórmula: en esta ley actúan la presión de un gas ideal así como la de un gas constante.

Se puede constar o resumir la ley de la siguiente forma: tenemos una presión (inicial) una temperatura (inicial) y un volumen (inicial), para llevar estas variables a la T,P y V finales se crea un camino teórico porque nos e pueden estudiar las tres variables a la vez. Se resumen dos pasos. paso A) a temperatura constante se lleva P1 a P2, al haber cambiado la presión hemos cambiado el volumen por lo tanto aparece un volumen intermedio al que se llamará Vx. paso B) manteniendo está presión (P2) se realiza la transformación para llevar la temperatura T1 a T2. si PV= CONSTANTE. matemáticamente el proceso a se escribira: P1V1=P2Vx y el proceso b: Vx/T1=V2/t2 si estas dos ecuaciones se igualan sale que (P1V1)/T1=(P2V2)T2

Siendo la presión constante, si la temperatura aumenta, el volumen lo hará también en la misma proporción (primera ley).

Siendo el volumen constante, si la presión aumenta, la temperatura lo hará también en la misma proporción (segunda ley).

Calor Especifico en 21:30

El calor específico o más formalmente la capacidad calorífica específica de una sustancia es una magnitud física que indica la capacidad de un material para almacenar energía interna en forma de calor. De manera formal es la energía necesaria para incrementar en una unidad de temperatura una cantidad de sustancia; usando el SI es la cantidad de julios de energía necesaria para elevar en un 1 K la temperatura de 1 kg de masa. Se la representa por lo general con la letra c.

Se necesita más energía calorífica para incrementar la temperatura de una sustancia con un alto valor del calor específico que otra con un valor pequeño. Por ejemplo, se requiere ocho veces más energía para incrementar la temperatura de un lingote de magnesio que para un lingote de plomo de la misma masa. El calor específico es pues una propiedad intensiva, por lo que es representativa de cada sustancia, mientras que la capacidad calorífica, de la cual depende, es una propiedad extensiva y es representativa de cada cuerpo particular.

Matemáticamente el calor específico es la razón entre la capacidad calorífica de un objeto y su masa.

El término se originó por el trabajo del físico Joseph Black quien condujo varias medidas del calor y usó la frase “capacidad para el calor” en ese entonces la mecánica y la termodinámica se consideraban ciencias independientes, por lo que el término podría parecer inapropiado, tal vez un mejor nombre podría ser transferencia de calor específica, pero el término está demasiado arraigado para ser reemplazado.

Cantidad de sustancia

Cuando se mide el calor específico en ciencia e ingeniería, la cantidad de sustancia es a menudo de masa: ya sea en gramos o en kilogramos, ambos del SI. Especialmente en química, sin embargo, conviene que la unidad de la cantidad de sustancia sea el mol al medir el calor específico, el cual es un cierto número de de moléculas o átomos o de moléculas de la sustancia. Cuando la unidad de la cantidad de sustancia es el mol, el término calor específico molar se puede usar para referirse de manera explícita a la medida; o bien usar el término calor específico másico, para indicar que se usa una unidad de masa.

Calor

La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional es el Joule. La caloría también se usa a menudo en Química. Al usar calorías como unidad de medida del calor, es importante notar que la caloría esta definida como el calor necesario para aumentar en 1 °C la temperatura de un gramo de agua destilada, es decir tiene una definición basada en el calor específico. Esto significa que al medir el calor específico (a presión constante) usando calorías, todas las sustancias con un calor específico menor que el del agua tendrán su medición con una magnitud menor que 1 y los que tengan un calor específico mayor la tendrán mayor que 1.

Capacidad Térmica en 21:17

No todos los cuerpos reaccionan de la misma forma ente el calor. En un día soleado la radiación solar aumenta sensiblemente la temperatura de un riel, por ejemplo, o del techo metálico de una casa. La madera, en cambio, o un trozo de lana, no aumentan "tanto" su temperatura, aunque estén expuestos a la misma radiación solar. Esta diferencia se puede cuantificar mediante la capacidad térmica (también llamada capacidad calorífica), C,
En la mayor parte de los casos conviene conocer más bien la capacidad calórica por unidad de masa del cuerpo, lo que es llamado capacidad calorífica específica, o más comúnmente, calor específico, c = C/m, donde m es la masa del cuerpo. Con ello la ecuación anterior queda:

Las unidades de medida del calor específico son usualmente J/(kg K).

Es importante destacar que las ecuaciones o representan la reacción de los materiales a la pérdida o a la absorción de calor en tanto el cuerpo permanezca en el mismo estado, sea éste como sólido, como líquido o como gas. En el caso de cambios de estado a consecuencia de entrega o pérdida de calor debe usarse otra ecuación.

Mientras mayor sea el calor específico de un cuerpo, menos sensible es la temperatura del cuerpo a ganancias o pérdidas de calor. Esto quiere decir que, para la misma ganancia de calor, por ejemplo, un cuerpo de calor específico grande cambiará menos su temperatura que uno de calor específico pequeño. El agua, por ejemplo, tiene un calor específico que es aproximadamente 4 veces el del aire. Por otra parte, la densidad del agua es aproximadamente mil veces la del aire. Por lo tanto, la capacidad de absorber o emitir calor de un metro cúbico de agua es equivalente a la de unos cuatro mil metros cúbicos de aire. Esto implica que ¡una capa de 2,5 m de espesor de agua tiene la misma capacidad de absorber calor que toda la atmósfera! Esto muestra que el océano, el cual tiene una profundidad media de varios kilómetros, es capaz de absorber (o de perder) una gran cantidad de calor sin que su temperatura varíe demasiado. En ese sentido, el océano es un regulador muy eficaz del clima de nuestro planeta.

Propagación del Calor en 21:11

En física, la transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica, también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico. La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado de la ley cero de la termodinámica. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos en proximidad uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida; solo puede hacerse más lenta.

Conducción

La conducción es la transferencia de calor desde una región de alta temperatura a una región de temperatura más baja a través de comunicación molecular directa en el interior de un medio o entre medios en contacto físico directo sin flujo del medio material. La transferencia de energía puede ser, en primera instancia, por impacto elástico como en un fluido; por difusión libre de electrones como predomina en los materiales, o vibraciones de electrones (Fonón) como predomina en los aisladores. En otras palabras, el calor es transferido por conducción cuando átomos adyacentes vibran unos contra otros, o cuando los electrones se mueven de un átomo a otro. La conducción es mayor en sólidos, cuando los átomos están en contacto constante. En líquidos (excepto cuando son líquidos metálicos) y gases, las moléculas están aleatoriamente separadas, dándole una menor oportunidad a estas el chocar y el transferir la energía térmica.

La conducción del calor es directamente análoga a la difusión de partículas en un fluido, en la situación en la que no hay fluido. Este tipo de difusión de calor difiere de la difusión de masa en comportamiento solamente, ya que puede ocurrir en sólidos, mientras que la difusión de masa se limita solo a los líquidos.

Convección

La convección es la combinación de conducción y transferencia de energía térmica a través de fluidos en movimiento o el movimiento de grupos de partículas calientes hacia áreas más frías en un medio material. A diferencia de conducción pura, ahora, fluido en movimiento está adicionalmente envuelto en la convección. Este movimiento ocurre en fluidos o en el interior de ellos, pero no en sólidos porque en estos, las partículas mantienen su posición relativa hasta tal punto que no se permite el movimiento o el flujo en masa de las mismas, y por lo tanto la conexión no puede ocurrir.

La convección sucede en dos formas: convección natural y convección forzada.

En la convección natural, el fluido circula alrededor de una fuente de calor, se vuelve menos denso y se eleva. Entonces en los alrededores, el fluido más frío se mueve para remplazarlo. Este fluido frío es entonces calentado y el proceso continúa, formando la convección. La fuerza impulsora de la convección natural es la flotabilidad, como resultado de las diferencias en la densidad del fluido cuando la gravedad o cualquier otro tipo de aceleración está presente en el sistema.

La convección forzada, en contraste, ocurre cuando bombas, ventiladores u otros mecanismos son usados para impulsar el fluido y crear una convección artificialmente inducida.

Radiación:

La radiación es la transferencia de calor a través de la radiación electromagnética. Fríos o calientes, todos los objetos emiten radiación a un índice igual a su emisividad multiplicada por la radiación que emitiría si fuera un cuerpo negro. Para que la radiación ocurra no se necesita ningún medio; la radiación incluso ocurre en vacío perfecto. La radiación del Sol viaja a través del vacío del espacio antes de calentar la tierra. Además, la única forma que la energía deje la tierra es que sea emitida a través de radiación hacia el espacio.

Tanto la reflectividad como la emisividad de los cuerpos depende de la longitud de onda. La temperatura determina la longitud de onda y la distribución de la radiación electromagnética esta limitada de acuerdo con la ley de Planck sobre la radiación de un cuerpo negro. Para cualquier cuerpo, la reflectividad depende de la distribución de longitud de onda para la radiación electromagnética entrante, y por ello de la temperatura de la fuente de radiación. Por otro lado, la emisividad depende de la longitud de onda y por lo tanto, de la temperatura del cuerpo mismo. Por ejemplo, la nieve, la cual tiene una alta reflectividad de la luz visible (alrededor de 0.90) parece blanca debido a la luz solar reflejada con una longitud de onda de alrededor 0.5 micrometros. Su emisividad, sin embargo, a una temperatura de -5°C y longitud de onda de 12 micrómetros, es de 0.99.