Ley De Dilatacion De Gases

Ley de dilatación en los gases

Los gases son mucho más dilatables que sólidos y líquidos. Si un gas aumenta de temperatura el movimiento de sus moléculas aumenta, pero si además está contenido en un recipiente; aumenta el choque continuado de esas moléculas con las paredes del recipiente provocando un aumento de presión. Por tanto hay que tener en cuenta: temperatura, volumen y presión.

Se pueden considerar tres casos:

1. Dilatación a Presión constante: la presión permanece constante y el aumento de temperatura produce un aumento de volumen. Es como una dilatación cúbica puesto que aumenta el volumen. Tendrá su coeficiente de dilatación de un gas a presión constante será el aumento que experimenta la unidad de volumen, cuando la temperatura aumenta un grado centígrado: [pic] . Por tanto para hallar el volumen de un gas a t grados basta con multiplicar el volumen que tiene a 0 grados por el binomio de dilatación.

2. Dilatación a Volumen Constante: el volumen permanece constante y aumenta la presión. Será coeficiente de dilatación de un gas a volumen constante, el aumento de presión que experimenta la unidad de volumen al aumentar su temperatura en un grado centígrado. Y su fórmula será: [pic]

3. Varían la presión y el volumen: aquí se aplica la ley de Boyle-Mariotte que dice que si la temperatura de un gas permanece constante, el volumen que ocupa está en razón inversa de la presión que sobre él actúa.

Las 3 Leyes de Gay-Lussac

1. La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura:

Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.

Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.

2. El coeficiente de dilatación constante de los gases, a presión constante es el mismo para todos. Este coeficiente es aproximadamente igual a [pic] .

3. El coeficiente de dilatación de los gases, a volumen constante es igual en todos ellos y su valor es el mismo que el coeficiente de dilatación a presión constante.

Ley de Boyle-Mariotte

La Ley de Boyle-Mariotte formulada en 1660 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. La ley 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

Donde:

P1= Presión Inicial

P2= Presión Final

V1 = Volumen Inicial

V2= Volumen Final

Ley de Poisson

Se denomina ley de Poisson a la expresión que relaciona las variaciones de volumen v y de presión p de un gas ideal en una transformación adiabática (proceso reversible que se desarrolla sin intercambio de calor con el exterior)

[pic]= constante

Donde k es la razón de los calores específicos del gas a presión y a volumen constantes.

Ley de Hooke

Se tiene un fluido (gas o líquido) dentro de un tubo (Figura A).En equilibrio todas las porciones del fluido estarán a la presión atmosférica P0 (o a la presión externa de equilibrio). Si se escoge un elemento de la columna de fluido de longitud dx, mientras el sistema esté en equilibrio, tanto la cara izquierda como la derecha de éste (Figura C) estarán sometidas a iguales fuerzas debido a los efectos de las presiones sobre ellas que ejerce el resto de fluido a izquierda y derecha respectivamente. Si se comprime (o se expande) el fluido, por ejemplo desplazando leve y lentamente un pistón -proceso cuasi-estático de izquierda (derecha) a derecha (izquierda), aparecerá una compresión (expansión) del elemento dx. La compresión implicará una pequeña elevación de la presión por encima de la presión de equilibrio y la expansión una pequeña disminución por debajo de la misma.

[pic]

La ley de Hooke para deformaciones volumétricas en fluidos, establece que el exceso o defecto en la presión,[pic], (que en el caso de que [pic]sea la presión atmosférica, es llamada presión manométrica)

Si los esfuerzos de tracción se toman como positivos, los esfuerzos de compresión serán negativos. Con base en esto la presión se define como el esfuerzo normal de compresión, tomado como positivo (también se le denomina esfuerzo de volumen). Es decir la presión [pic] en la ley de Hooke generalizada hace el papel de un esfuerzo negativo, y por tanto se concluye que [pic]es el esfuerzo longitudinal responsable de la deformación longitudinal [pic]del elemento de fluido [pic] y que el módulo de elasticidad del fluido será su módulo de compresibilidad,

Aunque la ley de Hooke explicada en esta sección se aplicó a los fluidos (gases o líquidos), es también aplicable a los cuerpos en el estado sólido. La diferencia radica en que para pequeños cambios de presión, [pic] se considera constante para sólidos y líquidos, en cambio en los gases dependerá de la presión inicial [pic]

Principio de Bernoulli

El Principio de Bernoulli, conocido también como Ecuación de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en el 1738 y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido no varía a lo largo de su recorrido. Puede demostrarse que, como consecuencia de ello, el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminución de su presión. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:

1. Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido.

2. Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea.

3. Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.

Ecuación de Bernoulli (Trinomio de Bernoulli) esta consta de estos mismos términos.

V2p/2 + P + pgz = constante

Donde:

▪ V = velocidad del fluido en la sección considerada.

▪ g = aceleración gravitatoria

▪ z = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.

▪ P = presión a lo largo de la línea de corriente.

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