El físico austríaco Ludwig Boltzmann, dándole vueltas al concepto de fenómeno “irreversible”, detectó una escapatoria a la imagen fatalista de un Universo que se agota a medida que aumenta la entropía. Concluyó que la tendencia hacia la disipación de la energía no es una ley absoluta de la física que aplique en cualquier situación. Por el contrario, cuando se […]
El modelo de la teoría cinética puede explicar el comportamiento de un gas cuando es comprimido o expandido, calentado o enfriado. A finales del siglo XIX, el modelo fue refinado para tener en cuenta muchos efectos que no vamos a discutir. Eso sí, también se descubrieron límites más allá de los cuales el modelo se descompone. Un ejemplo sencillo […]
Nuestro modelo cinético para un gas permite realizar más predicciones cuantitativas interesantes además de la ley del gas ideal.
Sabemos por experiencia (por ejemplo, cuando inflamos una rueda de bicicleta muy rápidamente) que cuando un gas se comprime o condensa rápidamente su temperatura cambia. ¿Cómo explica nuestro modelo este fenómeno?
Tal y como veíamos cuando hablábamos del gas ideal […]
Tras exponer nuestro modelo simple del gas ideal, incorporar la distribución de las velocidades de las moléculas de Maxwell y tener en cuenta el efecto del tamaño de las moléculas, ya lo tenemos todo para ver cómo se deriva a partir del modelo cinético una ley a la que se ha llegado por estudios macroscópicos y fenomenológicos, la […]
Hasta que llegó la prueba de que las ideas de Maxwell sobre la distribución de las velocidades de las moléculas eran correctas aparecieron no pocas cuestiones, muchas muy razonables, a las que se tuvo que enfrentar la hipótesis cinética. Una no menor fue la siguiente: si es razonable suponer que los gases están compuestos de moléculas que se mueven […]
Armados con nuestro modelo simple y las ideas de Clausius, hay que empezar por el principio, esto es, por las volocidades que tendrán las moléculas y que determinarán su energía cinética.
No parece razonable que en un momento dado todas las moléculas en un gas tengan la misma velocidad. En 1859, Maxwell aplicó las matemáticas de la probabilidad a […]
Recordemos brevemente dónde estamos. Hasta ahora la termodinámica que hemos visto se basa en la observación de máquinas térmicas, algunas gigantescas. En este estudio no nos ha importado, porque es irrelevante, que existan las moléculas o no. Pero ahora estamos intentando desarrollar esas mismas leyes termodinámicas precisamente suponiendo que existen las moléculas. Para ello hemos elegido el sistema más simple, […]
¿Cuáles son las diferencias entre un gas y un líquido o un sólido? Sabemos por experiencia que, si no se comprimen, los líquidos y los sólidos tienen volumen definido. Incluso si sus formas cambian, todavía ocupan la misma cantidad de espacio. Un gas, por otra parte, se expandirá espontáneamente para llenar cualquier recipiente (como una habitación). Si no está confinado, […]
Boyle se dio cuenta de que si la temperatura de un gas cambia durante un experimento, la relación P = a/V ya no es correcta. Por ejemplo, la presión ejercida por un gas en un recipiente cerrado de tamaño fijo aumenta si el gas se calienta, aunque su volumen permanece constante. Sin embargo, si la temperatura de […]
Terminábamos la entrega anterior preguntándonos por qué las bombas de pistón manuales, también llamadas bombas de elevación o aspirantes, no pueden elevar el agua más de 10 metros y cuestionándonos por qué funcionaban. Estas preguntas se resolvieron a lo largo del siglo XVII gracias al trabajo experimental de varios investigadores, entre ellos, Torricelli (un alumno de Galileo), Guericke, Pascal, […]