Los gases ¿Cómo es el aire?, ¿Qué otros gases conoces?

Si quieres saber que y como es un gas, es útil emplear un modelo que sirva para explicar sus propiedades. Recuerda que un modelo científico se basa en resultados experimentales y en su interpretación, lo que te ayuda a conocer lo que lo que no es perceptible por tus ojos.

La teoría científica molecular de los gases, trata de explicar el comportamiento de los gases a través del modelo corpuscular, y plantea:

·         Los gases están formados por partículas (átomos o moléculas)

·         Entre sus partículas las fuerzas de atracción son mínimas.

·         Las partículas se encuentran en contaste movimiento, esto provoca que el choquen entre ellas y contra las paredes del recipiente en que se encuentran.

·         Las partículas de los gases, en condiciones ambientales, se encuentran separadas unas de otras.

·         Los gases ocupan todo el volumen disponible.

·         El aumento de la temperatura de un gas provocara el aumento de la velocidad a la que se mueven las partículas.

·         La presión que ejerce un gas se debe a que sus partículas se mueven con un total libertad chocando con las paredes del recipientes en que se encuentra.

Para poder entender la teoría científica de los gases y sus propiedades, se toma como referencia el aire, que es la mezcla de gases mas conocida y accesible.

1).- Si se toma un globo, se infla y luego se suelta , ¿Qué sucede?

Cuando existe un gas encerrado en un recipiente, como el aire en un globo, basta una pequeña abertura para que el gas comience a salir, se dice, entonces, que los gases tienen la capacidad de fluir.

La fluidez es la propiedad que tienen los gases para ocupar todo espacio disponible, debido a que, prácticamente, no posee fuerzas de unión entre sus moléculas.

2.-. ¿Has sentido alguna ves olor a gas en la cocina?

Los gases tienen la cantidad de difusión, es decir, cuando se produce una emanación de gas en un punto especifico, por ejemplo, en un escapede gas desde el quemador de una cocina, este tiende a ocupar todo el espacio disponible, mezclándose con el aire.

La difusión es la propiedad por la cual unn gas se mezcla con otro debido al movimiento de sus partículas.

3).- Que sucede si tomas una jeringa, la llenas de aire, tapas su extremo y luego aprietas el embolo?

Los gases se pueden comprimir. Esta propiedad la puedes  observar cuando presionas el embolo de una jeringa mientras se tiene la tapada su salida.

La compresión es la disminución del volumen de un gas por el acercamiento de las moléculas entre si, debido a la presión aplicada.

4).-¿Has sentido como el aire roza tu cara cuando andas en bicicleta o cuando queda una ventana abierta en el auto? ,¿Qué sucede cuando aumenta la velocidad?

Cuando un cuerpo se mueve por el aire, las partículas gaseosas de aire chocan contra un cuerpo, lo que genera roce. Mientras mas rápido se mueven los cuerpos, mayor es el roce con el aire y mas difícil es su desplazamiento

La propiedad que acabamos de aplicar es la resistencia, la cual se opone al movimiento de los cuerpos. Esta propiedad se debe a una fuerza llamada roce.

Con portamiento de los gases

Para poder comprender el comportamiento de una determinada masa de gas es necesario conocer magnitudes como la presión, el volumen y la temperatura, y la RELACION QUE EXISTE ENTRE ELLAS.

La presión

Observa la siguiente situación: 

Si el peso de los ladrillos es el mismo, ¿Por qué las huellas son diferentes?

Analicemos:

·         Las  marcas en la superficie de la arena son distintas. Es decir. Las áreas de contacto son diferentes. El área de A es mayor que C, y C es mayor que B (A > C > B). Para obtener el área en cada caso, se debe multiplicar el largo por el ancho del ladrillo marcado en la arena. La profundidad de la huella, en este caso, depende del área de contacto.

Entonces, de acuerdo a lo observado, se puede concluir que la profundidad de la huella es inversamente proporcional al área (A) de contacto. La relación que se establece entre fuerza (F) y área (A) se llama presión (p) y se expresa según:

Pero ¿Cómo se relaciona la presión con los gases?

La presión que ejerce un gas es una media de la fuerza que aplican las partículas de gas sobre una determinada superficie (área) del recipiente que lo contiene. La presión se expresa en: milímetros   de  mercurio (mm de Hg), torricellis (torr), atmosferas (atm), milibares (Mb) y pascales (Pa). Donde sus equivalencias son:

760 mm de Hg = 760 torr =  1 atm = 0,001 Mb = 101.300 Pa

Presión atmosférica

Aunque no lo sientas, el aire atmosférico está siempre ejerciendo una presión sobre ti y sobre todas las demás cosas. La fuerza (peso) que ejerce el aire sobre una unidad de superficie terrestre se denomina presión atmosférica.

Evangelista Torricelli  (1608/1647) determino el valor de la presión atmosférica a nivel del mar. Para ello realizo el siguiente experimento: llenó con mercurio un tubo de vidrio de un metro de longitud; cerrado por uno de sus extremos y lo introdujo por su extremo abierto en una cubeta que también  contenía mercurio. El mercurio bajo hasta una altura de 760 milímetros. En esta posición atmosférica es equivalente a la presión ejercida por la columna de mercurio. Es decir, al aumentar la presión atmosférica, aumenta el nivel del mercurio en la columna.

Algunas características de la presión atmosférica son: 

·         Varía con altura.  A mayor altura, el aire es mas denso, es decir, hay una menor cantidad de moléculas por unida de volumen, por lo cual disminuye la presión atmosférica. A menor altura, el aire es mas denso, por lo que aumenta la presión atmosférica.

·         Se ejerce en todas las direcciones. Aunque el aire es liviano, posee el peso suficiente para ejercer una gran presión sobre la superficie terrestre y sobre todos los cuerpos, en todas direcciones y sentidos.

¿Cómo afectan las variaciones de la presión atmosférica en la condición del tiempo?

Los gases de la atmósfera están en constante movimiento. Cuando la humedad del  aire aumenta, la presión atmosférica puede disminuir, debido a que la densidad del aire es menor; por lo que la presión ejercida también es menor, originándose un área de bajas presiones, que se conoce comúnmente como mal  tiempo, y trae consigo las lluvias. Por el contrario, cuando en una región la humedad atmosférica disminuye, es decir, el aire es mas seco, se produce un área de alta presión, también denominado buen tiempo, lo que se traduce en días soleados, sin la presencia de nubes.

Temperetura, calor y equilibrio térmico.

los conceptos temperatura y calor son muy comunes para ti, pero ¿te has preguntado cuál es la diferencia entre ello?o ¿como se relaciona?
la temperatura se define como la medida del grado de movimiento de las partículas de un cuerpo. Si pudiéramos mirar el interior de la materia, observaríamos que las partículas estan siempre en movimiento, debido a que todas las sustancias poseen energía interna. La temperatura de todo los que nos rodea depende del movimiento de sus partículas. Para medir la temperatura se usa el termómetro.
por otro lado, el calor es una forma de energía que pueda transferirme entre cuerpos que están en contacto a diferentes temperaturas. cuando un cuerpo absorbe calor, aumenta el movimiento de sus partículas y por lo tanto, su temperatura. Por el contrario, si un cuerpo cede calor, disminuye el movimiento de sus partículas, disminuyendo también su temperatura. Este proceso continua hasta que las temperaturas de los dos cuerpos sean iguales.

.- Cuando dos sustancias que se encuentran a diferente temperatura se ponen en contacto, el calor pasa desde la sustancia más caliente hacia la más fria, hasta que ambas alcanza la miama  tempetarura, es decir, está en equilibrio térmico.

 El equilibrio térmico depende generalmente de tres factores: el tipo de sustancia, la cantidad que se coloque de cada una de ellas y la temperatura que tenía cada sustancia antes de ponerse en contacto. 

Propagación del calor

Existen tres formas en que el calor se puede propagar: por conducción, por convercción y por radiación.

Conducción del calor.

¿Qué observas en la fotografía?,¿Cómo se derrite el hielo si la fuente de calor está lejos de él?, ¿cómo crees que llega el calor al hielo?,¿Cómo crees que se comportan las partículas de metal?.

El calor es trasmitido a través de la barra metálica al hielo por conducción. El calor de la llama de la vela hace que las partículas del metal se comiencen a mover más intensamente, transmitiendo el calor de una a otra, así el calor se propaga hasta el hielo. No todos los materiales son buenos conductores del calor. Los metales, en general, son muy buenos conductores del calor.

convección del calor.

¿Qué observas en la fotografía?, ¿por qué el agua se mueve dentro del recipiente?, ¿qué efecto produce el calor de la cocina?.

* El agua se mueve porque se producen corrientes ascendentes. La fuente de calor aumenta la temperatura del agua del fondo del recipiente, que se expande y sube, enfriándose a medida que asciende. Una vez fría, el agua baja. Este proceso, llamado convección, vuelve a ocurrir cíclicamente, lo que ayuda a trasmitir el calor. Un ejemplo que ves a diario es el viento.

Radiación del calor.

¿Qué observas en la fotografia?,¿cómo crees que llega el calor del sol hasta la Tierra?,¿en qué otros casos puedes ver la radiación del calor?.

*El calor del sol llega a nuestro planeta a través de ondas electromagnéticas.
   Esta forma propagación se denomina radiación.

Relación entre la presión y la temperatura de un gas a volumen constante.

Cuando se calienta un gas en un recipiente cerrado, la energía térmica es aabsorbida por las partículas, haciendo que se muevan con mayor rapidez. Como el recipiente está cerrado, el volumen no varía, por lo que las partículas se mueven más rápido, pero en el mismo espacio, provocando un aumento del número de choques entre ellas y contra las paredes del recipiente. Como consecuencia, aumenta la presión en el recipiente.

Analicemos lo que ocurre en la olla presión: Los alimentos se ponen a cocer con un poco de agua; se tapa la olla, asedurándose de que se cierra en forma hermética y se comienza a calentar. Al aumentar la temperatura, el agua pasa del estado líquidoal estaado gaseoso, lo que provoca un aumento de la presión en el interior de la olla. Si esto continúa el calentamito en el calentamiento, la presión sigue aumentando, hasta que llega un momento en el que se abre la válvula de seguridad para dejar escapar parte del gas (vapor) y evitar que la olla explote.
Con este sistema, los alimentos se cosinan a una temperatura mayor, a presión, por lo que el tiempo de cocción disminuye, los alimentos quedan más blandos y se ahorra energía.

Otro ejemplo domde vamos la elación entre preción y temperatura es el gas licuado. Si aumentamos la pesión de un gas y/o disminuimos su temperatura, podemos consegui que los gases se licuen. El gas propano se venden en balones a pesiones muy elevadas, en cuyo interior se encuentan en estado líquido. Otros gases que se manejan en forma similar son el helio, el hidrógeno, el nitrógeno, el argón y el oxígeno. Algunos de los anteiores, son utilizados para crear atmósferas inetes, donde no se popague la combustión: es el caso del helio, el nitrógeno

Otro caso de observar, en relación a la pesión y a la temperatura de los gases, es lo que sucede en los neumáticos de un medio de transporte. Mientras un automóvil está en movimiento, la presión del aire dentro de sus neumáticos aumenta, debido al calor producido por la fricción entre la llanta y el pavimento.
Por esa razón, para encontrar la foma de mejorar la calidad de las llantas, en función de la capacidad de soportar el efecto del calor.