\n<\/p>\n
Ha hecho mucho fr\u00edo esta semana, incluso donde vivo en Luisiana, gracias al estallido de un v\u00f3rtice polar. Este aire g\u00e9lido es malo para todo tipo de cosas, incluidos los cascos de f\u00fatbol, \u200b\u200baparentemente. Pero en realidad es un buen momento para demostrar una de las ideas b\u00e1sicas de la ciencia: la ley de los gases ideales.<\/p>\n
Probablemente tengas algunos globos en alg\u00fan lugar de la casa, tal vez sobrantes de A\u00f1o Nuevo. Pruebe esto: infle un globo y \u00e1telo muy fuerte. \u00bfEntiendo? Ahora ponte la chaqueta m\u00e1s abrigada que tengas y saca el globo afuera. \u00bfLo que sucede? S\u00ed, con la ca\u00edda de temperatura el globo se encoge (el volumen interior disminuye) aunque todav\u00eda contiene el la misma cantidad<\/em> \u00a1de aire!<\/p>\n \u00bfComo puede ser? Bueno, seg\u00fan la ley de los gases ideales, existe una relaci\u00f3n entre la temperatura, el volumen y la presi\u00f3n de un gas en un recipiente cerrado, de modo que si conoces dos de ellos puedes calcular el tercero. La famosa ecuaci\u00f3n es PV = nRT<\/strong>. Dice la presi\u00f3n (PAG<\/strong>) multiplicado por el volumen (V<\/strong>) es igual al producto de la cantidad de gas (norte<\/strong>), una constante de proporcionalidad (R<\/strong>), y la temperatura (t<\/strong>). Oh, por \u00abcantidad de gas\u00bb nos referimos a la masa de todas las mol\u00e9culas que contiene.<\/p>\n Hay un mont\u00f3n de cosas que repasar aqu\u00ed, pero perm\u00edtanme ir al punto principal. Hay dos formas de considerar un gas. El que acabo de dar es en realidad el m\u00e9todo de qu\u00edmica. Esto trata un gas como un medio continuo, de la misma manera que considerar\u00edas el agua como un fluido, y tiene las propiedades que acabamos de mencionar.<\/p>\n Pero en f\u00edsica nos gusta pensar en un gas como un conjunto de part\u00edculas discretas que se mueven. En el aire, estas ser\u00edan mol\u00e9culas de nitr\u00f3geno (N2<\/sub>) u ox\u00edgeno (O2<\/sub>); en el modelo, son simplemente bolitas diminutas que rebotan en un recipiente. Una part\u00edcula individual de gas no tiene presi\u00f3n ni temperatura. En cambio, tiene masa y velocidad.<\/p>\n Pero aqu\u00ed est\u00e1 el punto importante. Si tenemos dos formas de modelar un gas (como continuo o como part\u00edculas), estos dos modelos deber\u00edan coincidir en sus predicciones. En particular, deber\u00eda poder explicar la presi\u00f3n y la temperatura utilizando mi modelo de part\u00edculas. Ah, pero \u00bfqu\u00e9 pasa con las otras propiedades de la ley de los gases ideales? Bueno, tenemos el volumen de un gas continuo. Pero como un gas ocupa todo el espacio en un recipiente, es igual al volumen del recipiente. Si pongo un mont\u00f3n de part\u00edculas diminutas en una caja de volumen V<\/strong>, eso ser\u00eda lo mismo que el volumen del gas continuo. Luego tenemos la \u201ccantidad\u201d de gas designada por la variable norte<\/strong> en la ley de los gases ideales. En realidad, esta es la cantidad de moles de ese gas. B\u00e1sicamente es otra forma de contar el n\u00famero de part\u00edculas. Entonces, el modelo continuo y de part\u00edculas tambi\u00e9n tienen que coincidir aqu\u00ed. (\u00bfQuieres saber m\u00e1s sobre los lunares? Aqu\u00ed tienes una explicaci\u00f3n).<\/p>\n Modelo de part\u00edculas para la ley de los gases ideales<\/p>\n Bien, si tomas un globo inflado, tendr\u00e1 MUCHAS mol\u00e9culas de aire, tal vez alrededor de 1022<\/sup> part\u00edculas. No hay manera de que puedas contarlos. Pero podemos construir un modelo f\u00edsico de un gas utilizando un n\u00famero mucho menor de part\u00edculas. De hecho, comencemos con una sola part\u00edcula. Bueno, puedo modelar f\u00e1cilmente un solo objeto que se mueve con una velocidad constante, pero eso no es un gas. Al menos necesito ponerlo en un contenedor. Para hacerlo simple, usemos una esfera.<\/p>\n La part\u00edcula se mover\u00e1 dentro de la esfera, pero tendr\u00e1 que interactuar con la pared en alg\u00fan momento. Cuando eso sucede, la pared ejercer\u00e1 una fuerza sobre la part\u00edcula en una direcci\u00f3n perpendicular a la superficie. Para ver c\u00f3mo esta fuerza cambia el movimiento de la part\u00edcula, podemos utilizar el principio del momento. Esto dice que una part\u00edcula en movimiento tiene un momento (pag<\/strong>) que es igual a la masa de la part\u00edcula (metro<\/strong>) multiplicado por su velocidad (v<\/strong>). Entonces una fuerza neta (F<\/strong>) producir\u00e1 un cierto cambio en el impulso (simbolizado por \u0394p<\/strong>) por unidad de tiempo. Se parece a esto:<\/p>\n<\/div>\n