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Termodinámica (parte 1): teoría molecular de los gases

Transcripción del video

después de todo el trabajo que hemos hecho con fluidos a lo mejor tienes una muy buena muy buena idea de lo que la presión es ahora vamos a pensar un poquito de lo que realmente significa especialmente cuando pensamos en un gas metido en algún volumen digamos nada más hay que recordar la diferencia entre gas y líquido los dos son fluidos pero un gas es compresible mientras que un líquido es incomprensible verdad así que vamos a empezar a enfocarnos en los gases digamos que tenemos un contenedor este contenedor y que además voy a tener un montón de gaza y adentro qué y de qué está hecho el gas bueno está hecho realmente de un montón de moléculas de gas me del mismo gas están un montón de moléculas para pintar así muchos muchos muchos muchos muchos de los que dibujado agradece eso se van a mover al azar digamos en todas las direcciones a lo mejor puede ir muy rápido hacia acá está un poquito más lento está en esta otra dirección todos tienen sus vectores velocidad verdad y están constantemente rebotando entre ellos ok y chocando y cambiando la velocidad en general especialmente en este nivel de la física suponemos que este es un gas ideal no es decir que todos los choques todos los choques son que ocurren son sin pérdida de energía esencialmente son choques elásticos verdad entre las diferentes moléculas no hay pérdida del marm del momento tengamos eso en mente y todo lo que vamos a ver de la prepa o bueno todo lo que se ve en prepa éste son gases ideal es así que vamos a pensar en él la presión en este contexto así que bueno todo lo que sabemos sobre la presión es digamos son una fuerza que se imprime sobre un área no y si pensamos en la presión está en esta cara de gm que me tomaré está este lado esta superficie del contenedor cuál es cuál es la presión que va a ser generada en esta superficie va a ser generada por justo las millones y billones y trillones de pequeños choques cada vez verdad en cada momento m déjenme poner este es el lado digamos este es el lado del contenedor cada segundo hay un montón de estas pequeñas moléculas de gas están moviendo por ahí y si tomamos un arbitrario período de tiempo siempre van a estar rebotando de en este lado verdad entonces digamos que lo que estamos buscando un tiempo en una en una súper pequeña fracción de tiempo y en cada período de tiempo éstos están aquí chocando o a lo mejor estos están rebotando de esta forma este cambio de momento y se va justo así esto puede haber rebotado así quién sabe lo que está pasando es que en cualquier momento como hay tantas moléculas siempre va a haber siempre va a haber algunas moléculas que están chocando en éste en este lado del de la pared verdad cuando en cuando chocan tienen un cambio de momento entonces de hecho la fuerza es el cambio en cambio en el momento entre el cambio en el tiempo verdad y lo que estoy diciendo es que en un intervalo de tiempo en algún período de tiempo un montón de partículas están cambiando su momento en en la en este lado del mundo verdad así que eso es lo que está generando una fuerza y si pensamos en cómo podemos promediar esto porque es bastante difícil seguirle el paso a cada partícula individualmente y cuando hacemos estado de cinemática y demás bueno estamos realmente lidiando con un gas verdad y esto en un nivel macro no puedes llevar noción de todo lo que está pasando con cada una de las moléculas de hecho podemos decir que en promedio estas muchas partículas están cambiando su momento en esta pared así que la fuerza ejercida en esta pared de la de esta superficie va a ser x lo que sea lo que sabemos es que la fuerza es y cuando conocemos el área de esta pared podemos decir que la presión es igual a la fuerza entre el área verdad de ahí podemos despejar la fuerza pero bueno esto de qué nos sirve como nos ayuda es quería darles primero un poco de intuición para que vean cómo cómo se da realmente está este tipo de fórmulas que realmente necesitas conocer en termodinámica y así como vamos a ir en los siguientes vídeos espero probarles porque esto funciona y no sólo eso intuición ahora ahora entiendes cuáles el contexto de un gas en un contenedor verdad con esto fuera del camino de generarles una fórmula y espero que al final de este vídeo ya tengan intuición de por qué esta fórmula funciona en general si tenemos un gas ideal en un contenedor tenemos que la presión ejercida en el en el gas del gas o en el en el lado del contenedor o de hecho en cualquier punto del gas no es de derecho todo se vuelve homogéneo verdad ya hablaremos dentro pie en futuros vídeos pero bueno en su superficie tenemos que la presión por el volumen es igual a una constante fija que veremos en videos futuros que esto es proporcional al promedio de la energía cinética de las moléculas que están rebotando no esté si las moléculas están moviendo mucho más rápido entonces vas a tener más energía cinética y va a estar cambiando más el momento en los lados y entonces tendrías mayor presión ahora vamos a ver si podemos dar más intuición de porque la presión por la temperatura perdón por el volumen es de esta forma de oops así que con otro color digamos que aquí tengo un montón de de moléculas de un gas en este contenedor están un montón y justo con les mostré anteriormente en el biv en todo lo que borre éstos están rebotando por todos lados a cierta no se sabe lo ciudad no sé en cada una de las moléculas puede tener distinta energía pero bueno como se están transfiriendo momento la zona son las obras en promedio podemos hablar de que tienen una energía cinética da no porque se mantienen rebotando y chocando con las con los muros de este contenedor ahora qué pasa si pudiera yo apachurrar la cajita y y hago más chico el volumen de esta caja digamos que ahora ya tengo esta cajita así apachurrada ahí tengo esta misma caja con el mismo gas pero ya lo hice más pequeño así que hice más pequeña el volumen que es lo que va a suceder bueno tengo el mismo número de moléculas aquí ok número de moléculas con la misma energía cinética en y en promedio están moviéndose a la misma velocidad así que qué es lo que va a ocurrir van a estar golpeando los lados con mayor frecuencia verdad porque aquí bueno aquí por ejemplo choca en un lado y en lo que rebota y choca lo otro bueno esto en el lab nle en la cajita más pequeña es más más rápido verdad tienen un cambio de momento más rápido así que vas a tener que cada partícula está ejerciendo más fuerza en cada una de las superficies porque va a estar golpeándolo con mayor frecuencia en en el tiempo verdad así que tienes más fuerza en la superficie y vamos a tener por consecuencia mayor presión así que espero que esto les haya dado intuición de que pasa con la presión en esta situación si yo apachurra el volumen entonces la presión aumenta y otra otra idea por ejemplo para pensar es qué pasa con un globo bueno el aire interno con el que lo llena digamos eliot o cuando tú exhalas digamos dentro del del globo este mientras más trátase apachurrar el globo o que tienes que apachurrar lo en todas las direcciones verdad esto es más difícil de hacer porque hay cada vez mayor presión que king que imprime el gas en en las paredes del globo entonces si el volumen baja entonces la presión aumenta y eso tiene sentido verdad esto se sigue con cuando multiplicas ambos y tiene que ser la misma constante bueno de ahí se sigue no entonces qué pasa si el volumen lo haces más grande digamos que hago esto mucho más grande ah bueno esto debió haber sido proporcional a la figura inicial pero espero que entiendan la idea entonces tienen un mayor número de partículas y si tuviera una partícula aquí digamos en cierto período de tiempo está chocando entonces está chocando en las paredes varias veces en esta situación le toma mayor tiempo chocar e ideas del otro lado de hasta el otro muro verdad así que las partículas en promedio van a estar colisionando con menor frecuencia y las paredes éste tendrá buenos ejercerá menor fuerza sobre el área verdad de la de las paredes así que si el volumen aumenta en este caso la presión del en el contenedor baja espero que esto les dé un poquito de intuición y así no se les olvide lo que la presión por la por el volumen es una constante verdad después usaremos esto en próximos videos porque se me está acabando el tiempo